Les drones vont-ils remplacer nos théodolites?

Transcription

1 Cadastre RDPPF et coordination Les drones vont-ils remplacer nos théodolites? Levés précis avec des drones : quelles précisions? quelles limites? Cotonou 24 novembre 2015

2 Mon prochain investissement? 2

3 Plan de mon exposé Un peu d histoire Conjonction idéale Un peu de théorie Analyse de résultats S équiper, comment et pour quel coût Conclusions 3

4 Un peu d histoire Conjonction idéale Un peu de théorie Analyse de résultats S équiper, comment et pour quel coût Conclusions 4

5 Le besoin d établir des plans depuis le ciel est déjà très ancien 5

6 Et l imagination sans limite 6

7 La photogrammétrie aérienne était née Mais Prises de vue aériennes par avion Pas à la portée de toutes les bourses Contraintes (sécurité, législation, plan de vol) Chambre photographique Mécanique de précision Lentilles corrigées des différentes aberrations Négatifs de 24 cm Pas à la portée de toutes les bourses 7

8 La photogrammétrie aérienne était née Mais Restituteur Mécanique de précision Lentilles sans aberration Très chers Place spécifique Pas à la portée de toutes les bourses 8

9 Évolution aide de l électronique D abord on rajoute de l électronique sur des techniques mécaniques éprouvées, pour arriver à l inverse, on rajoute de la mécanique à l électronique. 9

10 Évolution aide de l électronique D abord on rajoute de l électronique sur des techniques mécaniques éprouvées, puis on rajoute de la mécanique à l électronique, pour finalement enlever totalement la mécanique 10

11 Le tournant Avec le tournant du siècle, dans les quelques années qui l ont précédé et dans les quelques années qui ont suivi, nous avons vu apparaître de nombreuses évolutions qui ont créé dans le domaine du levé par drone Une conjonction idéale 11

12 Un peu d histoire Conjonction idéale Un peu de théorie Analyse de résultats S équiper, comment et pour quel coût Conclusions 12

13 Une conjonction idéale Photographie numérique Traitement d image Puissance de calcul Positionnement GPS Drones Corrélation automatique Stockage de masse 13

14 La photographie numérique Permet la prise de nombreuses photos Appareils légers donc transportables par des drones Bon marché Mais Déformations dues aux lentilles Déformation du plan image 14

15 La puissance de calcul Permet le traitement de gros fichiers, tout particulièrement des images Permet la résolution de systèmes d équations à de nombreuses inconnues, indispensables à la corrélation automatique des images et donc à la correction des défauts des appareils de photos Bon marché 15

16 Le traitement d images De nombreux logiciels existent Facilitent le traitement Faciles d emploi Bon marché 16

17 Le positionnement GPS Permet le guidage du drone Permet le pré-positionnement relatif des images Bon marché 17

18 Les drones Permettent la prise de photo aérienne Permettent de voler sous les nuages Peu ou pas de contraintes dues à la navigation aérienne Bon marché 18

19 La corrélation automatique des images Permet un gain de temps, donc d argent, énorme Permet d éliminer (presque) tous les défauts mécaniques de l appareil de photo De nombreux logiciels existent, même en open source Bon marché 19

20 Le stockage de masse Permet de stocker de très nombreuses photos Léger, il peut être embarqué sur un drone Bon marché 20

21 Un peu d histoire Conjonction idéale Un peu de théorie Analyse de résultats S équiper, comment et pour quel coût Conclusions 21

22 Définition du mandat et du produit à livrer Plan de vol Autocorrélation des images Ajustage Orthophotos 22

23 Définition du mandat et du produit à livrer Bien mettre au point avec le client ce dont il a besoin, dans quel système de référence. Bien définir les précisions dont il a besoin. Définir ce qu il attend comme produit fini Un plan Une orthophoto Des profils Définir la qualité du produit fini. Plus la qualité demandée sera grande, moins on pourra utiliser d automatisation et donc plus ce sera cher. 23

24 Plan de vol Tenir compte de tous les paramètres Paramètres de l appareil photo Recouvrement Hauteur de vol Obstacles Vent - Un bon produit nécessite un bon plan de vol - Le plan de vol est complexe lorsque l on veut prendre en compte tous les paramètres - Il faut prendre du temps pour le réaliser et le contrôler - Heureusement, les solutions logicielles permettent à l utilisateur une prise en main intuitive des plans de vol 24

25 Visualisation du plan de vol 25

26 L autocorrélation des images Après le vols vous recevez une collection d images indépendantes: Dans un premier temps il faut remettre les images dans la position de la prise de vue pour les coller ensemble 26

27 Choix des points de liaison (autocorrélation automatique) 27

28 Calage et mise à l échelle Nous avons maintenant une image mosaïque reconstituées avec toutes les prises de vues effectuées par le drone. Mais cette image est calée (positionnement et échelle) sur la base des coordonnées GPS relevées par le drone au moment de la prise de vue, sans RTK, soit à une précision de l ordre de 3m. Il s agit maintenant de mettre à l échelle notre chantier et de la caler sur le référentiel retenu par notre client 28

29 Choix des points d appui Pour faire la relation entre le terrain et le l image reconstituée il faut des points d appui qui doivent être: bien répartis sur l espace du chantier bien repérables sur les photos 29

30 Détermination des points d appui 30

31 Corrélation manuelle des points d appui Il s agit là de dire au logiciels à quoi correspondent les points d appui relevés en les identifiant avec la souris sur les images. Une fois la corrélation faite pour tous les points d appui on lance le calcul. 31

32 Résultat MNS (Modèle numérique de surface) 32

33 Un peu d histoire Conjonction idéale Un peu de théorie Analyse de résultats S équiper, comment et pour quel coût Conclusions 33

34 Analyses des résultats La précision des résultats va dépendre De la grandeur des pixels Écart type = ordre de grandeur du pixel Précision absolue = max 3 fois écart type De la précision des coordonnées des points de calages Du soin apporté à la corrélation des points de calage Une précision de l ordre de 3 ~ 5 cm est tout à fait possible est convient à la plupart de nos applications 34

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36 Un peu d histoire Conjonction idéale Un peu de théorie Analyse de résultats S équiper, comment et pour quel coût Conclusions 36

37 S équiper Une fois son champ d activité validé, le choix de la machine peut s opérer. Il s effectuera principalement sur trois critères : capacité d emport, type de données finales recherché et, évidemment, budget. Il y a essentiellement deux types de machines: 37

38 L aile volante et l avion (voilure fixe). Leur capacité d emport va de quelques centaines de grammes jusqu à 2,5 kg pour les appareils les plus courants. Leur configuration ne permet pas le vol statique. Ils peuvent couvrir de grandes surfaces et présentent une autonomie élevée (de 40 min à plusieurs heures). Domaines de prédilection : cartographie, mapping, orthophotos, surveillance/sécurité, agriculture de précision, archéologie, etc. 38

39 Famille des multicoptères Dans la famille des multicoptères (voilure tournante) on va retrouver les hélicoptères, tricoptères, quadricoptères, hexacoptères, octocoptères (peu courants) et même des dodécacoptères (fabrication spéciale). Leur configuration de vol est semblable à celle de l hélicoptère. Capacité d emport jusqu à 5/6 kilos pour certains, mais avec des autonomies plus faibles dépassant rarement la vingtaine de minutes. Ils permettent le vol dynamique et statique, l accès à des zones difficiles et une proximité importante de la cible. Domaines de prédilections : immobilier, inspection d ouvrages d art, de bâtiments en péril, diagnostic thermique particulier (toitures), suivi de chantiers, etc. 39

40 Et à quel coût? Matériel: 5 à 50 K (de l achat de tous les composants individuels à la solution clé en main) Logiciel: 1 à 10 K Formation 1 à 3 jours Maintenance 0.2 K à 2 K /an (matériel) et 15% (logiciel) Maintien des compétences et de l expérience??? 40

41 Un peu d histoire Conjonction idéale Un peu de théorie Analyse de résultats S équiper, comment et pour quel coût Conclusions 41

42 Conclusions Solution tout à fait intéressante à ne pas éliminer d entrée Faire une bonne analyse de son utilisation Un vol au minimum une fois toutes les 2 semaines C est un train qui passe Pensez à l apparition du GPS il y a 20 ans maintenant Réputation du drone Ça peut être fun pour votre entreprise C est souvent assimilé à une arme Législation en vigueur dans votre pays Interdictions de vols de plus en plus nombreuses Nombreuses informations disponibles sur internet et ailleurs 42

43 Merci de votre attention ing. géom. brev. Direction fédérale des mensurations cadastrales 43