Objectifs du projet

L'objectif de cette étude est de vérifier la précision qui peut être obtenue avec le Drone Marlyn Cobalt et le PPK, en comparant les résultats avec les points de contrôle pré mesurés dans l'orthophoto générée.

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Déroulement du projet et instruments utilisés

Récepteur GNSS

Le récepteur GNSS est un appareil de haute précision utilisé pour la mesure et le positionnement par satellite. Conçu avec une technologie avancée, le récepteur peut recevoir des signaux des satellites GPS, GLONAS, GALILEO et Beidou, ce qui lui permet de fournir une position précise et fiable même dans des conditions de signal faible ou dans des environnements difficiles.

Points de contrôle au sol (PCS)

Les points de contrôle au sol (GCP) sont des points de référence établis au sol et utilisés en photogrammétrie pour corriger les distorsions qui peuvent être présentes dans les images de drones. Les GCP sont placés à des endroits stratégiques et mesurés à l'aide d'équipements de mesure précis, tels que des récepteurs GNSS ou des stations totales, afin d'obtenir leurs coordonnées exactes dans le système de référence utilisé.

À cette occasion, les GCP seront utilisés comme points de contrôle pour vérifier la précision de l'orthophoto générée par le site Marlyn Cobalt à l'aide de son Topcon PPK intégré. La position des GCP mesurée sur le terrain sera comparée à la position des mêmes GCP sur l'orthophoto générée. Il sera ainsi possible de déterminer le degré d'erreur entre les GCP et ce qui apparaît sur l'orthophoto. Ces informations seront précieuses pour évaluer la précision du drone et du processus de photogrammétrie utilisé pour obtenir l'orthophoto.

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Atmos Marlyn Cobalt Drone

Le Atmos Marlyn Cobalt est un drone à voilure fixe utilisé pour l'arpentage, la cartographie et la photogrammétrie. Grâce à sa conception aérodynamique et à son système de propulsion électrique, ce drone est économe en énergie et offre une autonomie de vol de 40 à 50 minutes. Le Marlyn Cobalt peut prendre en charge différents capteurs, qu'ils soient RVB, multispectraux ou thermiques, ce qui permet de capturer des données spécifiques et d'obtenir une compréhension détaillée du terrain. Capable de fonctionner dans un large éventail d'environnements, ce drone est facile à transporter et à assembler. Grâce à sa capacité de vol autonome, vous pouvez suivre un itinéraire spécifique et capturer des données précises sans pilote à bord.

Capteur de l'appareil photo SONY RX1RII

Le capteur SONY RX1RII est une caméra compacte à haute résolution utilisée comme composant du drone Atmos Marlyn . Ce capteur est doté d'un capteur CMOS 35 mm de 42,4 mégapixels, qui vous permet de capturer des images nettes et détaillées dans un large éventail de conditions de luminosité.

Le capteur SONY RX1RII est conçu pour les applications d'arpentage, de cartographie et de photogrammétrie, car il est doté d'un objectif à ouverture rapide f/2.0 qui permet une plus grande collecte de la lumière et une plus grande profondeur de champ. En outre, le capteur est doté d'une technologie autofocus avancée et d'options de réglage manuel, ce qui permet un meilleur contrôle et une meilleure personnalisation de la capture d'images. Au moment de la publication, Atmos a amélioré le Sony RX1RII en fin de vie et l'a remplacé par le capteur A7RIV 61MP, qui offre une meilleure couverture de la zone et une imagerie oblique avec un objectif Zeiss Ventum de 21 mm. Cependant, l'A7RIV n'entre pas dans le cadre de cette étude.

Atmos Navigator (Logiciel de planification des vols)

Le site Atmos Navigator est un logiciel conçu pour planifier et contrôler les missions de vol pour les applications de topographie, de cartographie et de photogrammétrie. Il offre une interface utilisateur conviviale et permet aux utilisateurs de créer des missions personnalisées pour capturer des images précises. Ce logiciel est un outil essentiel pour la planification et le contrôle des missions des drones, permettant aux utilisateurs d'obtenir efficacement des données précises avec le drone Marlyn Cobalt .

Atmos Geotagger (Logiciel)

Atmos Geotagger Le logiciel V2 est un outil de géoréférencement PPK pour les images capturées par Marlyn Cobalt qui synchronise et ajuste la position GPS des images pour générer des géotags x,y,z précis en cm pour chaque image. L'application importe les images et les fichiers journaux GPS de la mission, synchronise les images avec les données de position GPS et géoréférence chaque image avec précision en fonction de sa position et de son orientation. En outre, elle permet de traiter efficacement de grandes quantités de données et offre un aperçu des images traitées ainsi que la possibilité de les exporter vers d'autres logiciels de traitement et d'analyse. C'est pourquoi le logiciel Geotagger v2 est un outil essentiel pour la gestion des données des drones et pour générer des résultats précis dans les applications d'arpentage, de cartographie et de photogrammétrie.

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Agisoft Metashape (Logiciel)‍

Agisoft Metashape est un logiciel de photogrammétrie utilisé pour créer des orthophotos précises dans les domaines de l'arpentage et de la cartographie. Le logiciel traite les images numériques pour créer un modèle 3D précis du terrain et, à partir de ce modèle, génère une orthomosaïque géoréférencée qui peut être utilisée pour la planification de projets et l'analyse des caractéristiques topographiques. En outre, le logiciel offre des outils pour le traitement et l'analyse des données, les mesures et la génération de rapports. Agisoft Metashape est un outil essentiel pour la création d'orthophotos précises pour l'arpentage et la cartographie, avec la possibilité de traiter et d'analyser les données pour obtenir des résultats détaillés et précis.

Le projet

Lors de l'élaboration de ce travail, la première étape a consisté à choisir l'endroit où le vol du drone aurait lieu. Après avoir évalué les différentes options, il a été décidé d'effectuer le vol à la Laguna Caren, à Santiago. Ce lieu a été choisi parce qu'il s'agit d'une grande zone, large et éloignée de la ville, qui permettrait au drone de fonctionner de manière optimale, puisqu'il peut capturer de grandes quantités de terrain en une seule session. Avec ces caractéristiques, la Laguna Caren est devenue l'endroit idéal pour effectuer le vol et obtenir les données nécessaires au projet.

Une fois sur le terrain, la première étape a consisté à travailler avec les instruments GNSS pour capturer les points de contrôle au sol (GCP) qui avaient été préalablement localisés sur le site. Grâce à la technologie des récepteurs GNSS utilisés, il a été possible d'obtenir des coordonnées précises, au millimètre près. Pour ce faire, la modalité RTK a été utilisée, ce qui implique l'installation d'un récepteur comme base à un point connu, et d'un autre récepteur mobile pour relever les points de contrôle. Grâce à la précision et à la fiabilité de cette technologie, il a été possible d'obtenir un ensemble de points de contrôle très précis, qui seront ensuite utilisés pour le contrôle de précision de l'orthophoto que nous obtiendrons.

Ensuite, le drone a été placé dans un endroit sûr et stable afin de garantir un décollage et un atterrissage en toute sécurité. À ce moment-là, le poste de travail avec l'ordinateur près du drone a été établi pour revoir les paramètres de sécurité, créer la mission de vol et contrôler le décollage et l'atterrissage du drone, tout cela grâce au logiciel Atmos Navigator .

Une fois le vol du drone sur le terrain terminé, le travail sur le terrain est achevé et les données obtenues au bureau sont traitées. La première étape consiste à intégrer toutes les données capturées pendant le vol, y compris les données brutes du récepteur GNSS Base, les images capturées par le drone et les informations GNSS obtenues. Pour ce faire, on utilise le logiciel Atmos Geotagger V2, qui permet d'intégrer toutes les données obtenues dans un seul fichier pour mener à bien le processus.

Ensuite, le processus de traitement des images commence, en utilisant la méthodologie PPK (Post-Processing Kinematics) pour géomarquer avec précision chaque image capturée par rapport à la coordonnée de base connue que nous pouvons inclure dans le logiciel. Ce processus permet d'obtenir une position précise dans les systèmes X, Y et Z pour chaque image, ce qui est essentiel pour la création du modèle final et la génération de futurs produits cartographiques.

Le traitement d'images avec PPK est une technique qui permet de corriger les erreurs de positionnement qui peuvent survenir pendant le vol du drone, garantissant ainsi que les images sont géoréférencées avec une grande précision. Ce processus est fondamental pour obtenir la qualité et la précision nécessaires à la génération de l'orthophoto.

Après avoir obtenu les images géolocalisées et corrigées, nous travaillons avec le logiciel Metashape d'Agisoft. Dans ce programme, nous incorporons les images capturées à l'étape précédente pour réaliser le flux de travail. La première étape consiste à orienter les images de manière à ce qu'elles soient correctement positionnées.

Ensuite, nous créons le nuage de points de passage, qui consiste en un ensemble de points tridimensionnels dans l'espace qui seront utilisés pour la création du nuage de points dense. Ce dernier est chargé de créer un modèle tridimensionnel du terrain, en obtenant une plus grande précision dans sa représentation.

Ensuite, nous créons le modèle numérique d'élévation, qui est un modèle tridimensionnel représentant l'élévation du terrain. Cette étape permet d'identifier les zones les plus hautes et les plus basses du terrain, ce qui permet de mieux comprendre la topographie de la région.

Enfin, l'orthophoto est générée, c'est-à-dire un modèle numérique où le terrain est représenté à plat et corrigé. Cette orthophoto est très utile, car elle permet d'extraire des mesures précises et réelles du terrain. De cette manière, une analyse plus détaillée des caractéristiques du terrain peut être effectuée et des informations précieuses pour la prise de décision peuvent être obtenues.

Résultats du projet

Orthophoto :

L'orthophoto est un produit généré à partir des images capturées par le drone Marlyn Cobalt , qui ont été précisément géolocalisées à l'aide de la méthodologie PPK. Ce produit a été obtenu grâce à l'utilisation du logiciel Metashape d'Agisoft, ce qui nous a permis d'obtenir une représentation pleinement représentative de la zone d'intérêt, qui constitue une superficie de 108 Ha.

Orthomosaïque :

Dans le produit, on peut voir la taille du GSD qui a une résolution de 1,3 cm/px à une hauteur de vol de 100 mètres au-dessus du sol :

En insérant les coordonnées des GCP dans le logiciel Metashape d'Agisoft, nous pouvons constater que la différence entre les coordonnées de ces GCP et l'endroit où se trouve le sommet du GCP sur l'orthophoto est de 3,2 cm en moyenne :

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Dans les tableaux suivants, nous pouvons observer l'erreur générée dans le total des 4 points et pour chacun d'entre eux respectivement.

Conclusions

Après avoir effectué l'ensemble du processus de travail, nous pouvons conclure que les résultats obtenus sont satisfaisants. En particulier, la précision obtenue dans le produit final, l'orthophoto, a été vraiment excellente, atteignant une précision de 3 centimètres par rapport aux points de contrôle au sol (GCP) placés. Il s'agit d'un résultat très remarquable, puisque la zone couverte par le vol était de 108 hectares et que cette précision a été obtenue en un temps record de seulement 40 minutes. Cela représente clairement une grande optimisation du temps de travail sur le terrain.

La rapidité du vol est due à l'utilisation d'un drone à voilure fixe, ce qui lui confère un meilleur aérodynamisme. Par ailleurs, la qualité des images obtenues est exceptionnelle grâce au capteur SONY RX1RII utilisé. Cette caméra est de haute qualité, ce qui a permis d'obtenir une grande résolution dans les images.

Il est important de noter que ce drone est très polyvalent pour arpenter de grandes zones de travail, ce qui en fait un outil idéal pour les applications topographiques. En conclusion, l'utilisation de cette technologie permet d'améliorer considérablement le processus de collecte des données et génère des résultats précis et fiables, ce qui facilite grandement le travail des professionnels dans le domaine de la topographie.