Pourquoi devrais-je utiliser des drones pour la cartographie et les levés ?

Au cours de la dernière décennie, les levés par drone sont rapidement devenus une méthode acceptée de collecte de données utiles. Mais dans l'ensemble, l'adoption de la technologie des drones dans le secteur des enquêtes n'en est qu'à ses débuts. Alors pourquoi devriez-vous envisager l'utilisation d'un drone pour votre enquête ?

Qu'est-ce qu'un drone de sondage ?

Drones d'étude multirotor

Un multirotor est un drone qui vole en utilisant la même philosophie qu'un hélicoptère, 4, 6 ou 8 rotors sont utilisés pour fournir la poussée et maintenir le drone en l'air. Ces drones sont extrêmement polyvalents, capables d'effectuer une grande variété de missions de vol et de transporter une grande variété de charges utiles.

Drone d'étude à voilure fixe (Belly Lander)

Un drone à voilure fixe vole en utilisant la même philosophie qu'un avion, 1 ou 2 rotors sont utilisés pour fournir la poussée, et les ailes de l'avion maintiennent le drone en l'air. Ces drones sont moins polyvalents que les multirotors dans leurs missions de vol, mais sont capables de parcourir de grandes distances grâce à leur régime de vol beaucoup plus efficace. Leur principal inconvénient est qu'ils doivent atterrir sur le ventre, ce qui entraîne l'usure des précieux composants du drone. 

Drone d'étude à voilure fixe VTOL

Un VTOL est une combinaison des meilleurs éléments des multirotors et des ailes fixes, décollant et atterrissant comme un hélicoptère, et se transformant pour voler comme un avion. Ces drones ont une grande polyvalence ainsi qu'une longue durée de vol. Comme les vols au-delà de la ligne de visée visuelle deviendront de plus en plus courants, les VTOL à voilure fixe deviendront le drone de prédilection pour de nombreuses applications.

Quels problèmes les drones peuvent-ils résoudre ?

Les principales méthodes existantes d'arpentage et de télédétection sont présentées ci-dessous. Pour les situations nécessitant une grande précision sur de petites surfaces, on utilisera généralement des méthodes terrestres comme les stations totales ou les scanners laser.

Lorsque les zones et les couloirs sont beaucoup plus grands, il est possible d'utiliser des avions à ailes fixes ou même des satellites pour développer votre enquête, bien que la précision soit moindre qu'avec les méthodes terrestres. Chacune de ces méthodes a cependant ses avantages et ses inconvénients, dont les principaux éléments sont mentionnés ci-dessous. 

Quels sont les avantages des drones ? 

Vitesse et large couverture

Les drones se déplacent rapidement (12 à 18 m/s) et capturent de grandes quantités de données au fur et à mesure, ce qui signifie que de grandes zones peuvent être cartographiées jusqu'à 10 fois plus rapidement que les méthodes terrestres.

Efficacité et sécurité

Étant donné que les drones volent à haute altitude, les zones inaccessibles ou dangereuses peuvent être cartographiées sans risque, et sans les temps d'arrêt des sites qui sont causés par les levés terrestres. En savoir plus sur la sécurité des levés par drone.

Une plus grande précision

Les levés par drone capturent l'ensemble de la zone de levé plutôt que les données point par point obtenues par les méthodes de levés traditionnelles. Un nuage composé de millions de points de données signifie que vous pouvez choisir les éléments de données dont vous avez besoin et que les caractéristiques du terrain potentiellement importantes ne sont pas manquées lors du relevé.

Augmentation de la capacité d'arpentage

La photogrammétrie par drone n'est pas affectée par les nuages et les intempéries, et les données sont la propriété de l'utilisateur, alors que les droits sur les données sont conservés par un tiers.

Quelle est la précision des relevés par drone ?

Les solutions de levés par drone peuvent produire des levés avec différents degrés de précision, en fonction des exigences du projet et des capacités du drone.

Avec l'aide de PPK, RTK, Ground Control Points, il est possible d'atteindre une précision de 1cm dans l'absolu. 

En règle générale, la précision des levés par drone est d'environ 2 à 3 fois la résolution au sol du modèle. Ainsi, si vos images ont une résolution en pixels de 0,8 cm sur le sol (connue sous le nom de distance d'échantillonnage au sol ou GSD), la précision attendue sera de 1,5 à 2,5 cm.

Vous en trouverez un exemple ici.

Comment fonctionne la photogrammétrie par drone ?

Il est bien connu que si vous voyez un élément depuis trois positions connues ou plus, vous pouvez calculer très précisément l'emplacement de cet élément en x, y et z.

La photogrammétrie par drone fonctionne exactement selon cette méthode. Le drone prend des photos superposées d'une zone à l'aide de sa caméra embarquée, chaque image étant accompagnée d'une balise géographique précise indiquant sa position (x, y, z). Les images et les données GPS sont téléchargées à partir du drone, et un logiciel de photogrammétrie tel que Pix4D ou Metashape peut alors comparer chaque image et calculer des caractéristiques uniques dans chaque image (connues sous le nom de points d'attache), qui sont ensuite rassemblées dans un "nuage de points" qui est expliqué plus en détail ci-dessous.

Pour augmenter la précision du relevé par drone, il est possible d'utiliser des points connus sur le sol, appelés points de contrôle au sol (PCS), qui sont ensuite identifiés dans le logiciel de photogrammétrie afin d'améliorer la précision globale du modèle. 

Une autre façon d'améliorer la précision est d'utiliser les capacités de la cinématique en temps réel (RTK) ou de la cinématique de post-traitement (PPK), dans lesquelles la géolocalisation générée à bord du drone est corrigée à l'aide des données d'une station de base GNSS distincte au sol.

Quels sont les produits livrables ?

Nuage de points

Les nuages de points sont essentiellement la forme la plus simple de modèles 3D. Il s'agit de collections de points individuels tracés dans l'espace 3D. Chaque point contient plusieurs mesures, notamment ses coordonnées le long des axes X, Y et Z, et parfois des données supplémentaires telles qu'une valeur de couleur, qui est stockée au format RVB.

Orthophoto

Une orthophoto est une image aérienne qui a été corrigée géométriquement pour supprimer les effets du terrain, les distorsions dues à l'objectif de l'appareil photo, ainsi que l'angle et la hauteur de la photo prise par le drone. L'objectif d'une orthophoto est d'obtenir une image assemblée où les mesures de distance sont les mêmes sur toute l'image, avec une référence géographique à la Terre, afin que chaque pixel de la photo puisse être utilisé avec précision pour des mesures d'arpentage utiles.

DSM

En triangulant les points de rattachement sur chaque image, la photogrammétrie donne la portée (une distance variable) par rapport à la Terre. Ainsi, chaque point du nuage de points contient une valeur d'élévation (z), qu'un MNS représente comme une surface 3D. Le seul inconvénient d'un MNS est que cette valeur z peut provenir du sommet de bâtiments, de la cime d'arbres, de lignes électriques et d'autres éléments, représentant à la fois les éléments naturels et construits de la zone d'étude.

DTM

Un modèle numérique de terrain (MNT) est un MNS dans lequel les données de terrain ont été améliorées en supprimant les éléments de l'environnement bâti, tels que les bâtiments, les arbres, etc., révélant ainsi les contours exacts du terrain sous-jacent. Selon la zone, les données photogrammétriques peuvent être complétées par des données LiDAR ou des données d'arpentage terrestre pour augmenter la précision du modèle de terrain. 

Comment les drones gagnent-ils de l'argent ? 

Mais comment les drones influencent-ils les résultats ? Comme toutes les méthodes de collecte de données, les drones ont leur niche dans laquelle ils peuvent faire une grande différence. Même dans le monde des drones, le type de drone peut également influencer la niche dans laquelle le retour sur investissement est le plus fort, mais la plupart du temps, les drones peuvent vous faire gagner de l'argent dans les grandes zones et les couloirs. Un exemple de ceci est présenté dans le tableau ci-dessous ;

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On constate donc que, malgré le coût initial de 10 000 à 25 000 euros d'un drone de surveillance, cet investissement peut être amorti en une à deux semaines seulement de surveillance d'une grande zone de projet. 

Dans le cadre des projets d'arpentage, les possibilités de rentabilisation des drones sont multiples et ne sont limitées que par l'imagination de l'équipe du projet. Les avantages tirés de la précision et de l'exhaustivité des données d'une enquête par drone varient selon les applications. Par exemple, un site minier qui connaît avec précision la taille de ses stocks peut déterminer avec exactitude le nombre de camions nécessaires pour les transporter, ou si le volume atteint est suffisant pour répondre aux besoins. Cela permet de réduire au minimum le gaspillage et d'optimiser l'efficacité des ressources sur le site. 

Conclusions

On peut donc dire que la technologie des drones a atteint un tel niveau de maturité qu'ils constituent désormais un créneau efficace pour accomplir des tâches d'enquête plus importantes avec un degré de précision digne d'une enquête.

Vous souhaitez utiliser des drones pour votre prochain projet ? Contactez-nous à l'adresse sales@atmosuav.com et nous serons heureux de vous aider à faire en sorte que votre projet atteigne des sommets !

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