Métrologie par photogrammétrie aéroportée légère

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1 Colloque scientifique francophone Drones et moyens légers aéroportés d'observation Montpellier, Juin 2014 V. Tournadre, M. Pierrot Deseilligny, P.H. Faure Présentation par Vincent Tournadre Photogrammètre doctorant Métrologie par photogrammétrie aéroportée légère Application au suivi d'évolution de digues

2 Sommaire Introduction Les entreprises impliquées dans le projet Chronologie Du modèle physique à la digue Les besoins industriels L'intérêt des moyens légers Acquisitions types Problématique scientifique Reproduction d'un vol à l'échelle du 1/20 Phénomènes de courbure de bandes Paramètres de calcul influençant la précision Résultats Modèle obtenus Comparaisons multi-temporelle de modèles 3d Comparaison avec Lidar terrestre Conclusion

3 Introduction Entreprises impliquées dans le projet Projet issu d'un partenariat entre l'ign et la CNR. La CNR est la Compagnie Nationale du Rhône. Il lui a été confié l'entretien et la gestion du fleuve

4 But de l'expérience : Introduction Chronologie Connaître la dynamique de déformation de la surface du modèle la pour corréler avec les mesures des instruments dans le corps de digue.

5 Introduction Previous collaborations : The ERINOH project Modèle en fin d'expérimentation Comparison with the initial state Nuage de point résultant

6 Du modèle physique à la digue Les besoins industriels La CNR a identifié deux applications Monitoring exceptionnel (cas de crise) Longueur : jusqu'à plusieurs kilomètres Précision requise : 3 cm Incertitude maximale tolérée : 6cm Surveillance régulière d'ouvrage sensibles Longueur : jusqu'à 1000m Précision requise : 1 cm Incertitude maximale tolérée : 2cm Objectif : être plus rapide, plus précis, et plus économique que les méthodes actuelles.

7 Du modèle physique à la digue Intérêt des moyens légers Prix Hauteur de vol Atterrissage Vent Voilure tournante Voilure fixe ULM Hélicoptère Avion Scénarios de simplifiés : S1 : hors zone urbaine, limite hauteur 150m, limite horizontale 100m S2 : hors zone urbaine, limite hauteur 50m, limite horizontale 1000m S3 : en zone urbaine, limite hauteur 150m, limite horizontale 100m S4 : hors zone urbaine, limite hauteur 150m, pas de limite horizontale

8 Du modèle physique à la digue Missions de terrain Systèmes clé-en-main S2 : Gatewing X100 S4 : Delair Tech DT18

9 Du modèle physique à la digue m 80 Acquisitions types Temps requis : 10 minutes par vol (200m) + relevé des points d'appuis Personnel : 1 télépilote Matériel : Drone mikrokopter Camera Sony RX m Altitude de vol : 60 m Champs couvert : 60 x 40 m Taille du pixel terrain : 1 cm Recouvrement important (80%)

10 Du modèle physique à la digue Missions de terrain Missions scénario S1 (IGN) La Pallière Rochemaure Avignon

11 Du modèle physique à la digue Échantillon type Trois étapes principales pour transformer les images brutes en modèles 3D : Détection de points homologues (D.G. Lowe, 2004, Images acquises Distinctive Image Features from ScaleInvariant Keypoints) Calcul d'aérotriangulation (B. Triggs, 1999, Bundle Adjustment - A Modern Synthesis) Mise en correspondance (M. Pierrot-Deseilligny, 2006, A multiresolution and optimization-based image matching approach)

12 Problématique scientifique Reproduction d'un vol à l'échelle 1/20 Un rail de 50 mètres «parfaitement» rectiligne Déplacement des caméras sur le rail mesurées à l'interféromètre Orientations fixes 75 points d'appuis relevés par métrologie

13 Configuration dégénérée Problématique scientifique Phénomènes de courbure de bande Représentation des caméras (en vert) et des points homologues

14 Configuration idéale Utilisation de 4 bandes d'images Utilisation des orientations externes Banc de calibration de l'ensg Distance par rapport à l'axe (m) 1,2 1,2 11 Distance par rapport à l'axe (m) Problématique scientifique Phénomènes de courbure de bande Configuration dégénérée Configuration dégénérée 4 bandes, 4 bandes, orientation interne orientation Configuration idéale interne 0,8 0,8 0,6 0,6 0,4 0,4 0,2 0, ,52 4,52 9,81 9,81 15,09 15,09 19,6 19,6 24,86 24,86 Distance horizontale (m) Distance horizontale (m) 30,1 30,1 34,58 34,58 39,81 39,81 45,02 45,02

15 Configuration idéale Influence du nombre d'image sur la dérive Influence du choix de l'image initiale 0,45 0,4 Distance par rapport à l'axe (m) Problématique scientifique Paramètres influençant la précision 0,35 0,3 0,25 #52 #40 #50 #1 #55 #33 #20 0,2 0,15 0,1 0,05 0 5, ,01 9,76 24,77 19,51 Distance horizontale (m) 34,51 30, ,77

16 Configuration idéale Choix d'un modèle de calibration Pondération des points homologues Distance Distance max max par par rapport rapport à à l'axe l'axe (mm) (mm) Problématique scientifique Paramètres influençant la précision ,2 0,3 1,1 0,28 1 0,24 0,9 0,22 0,8 0,2 0,7 0,6 0,18 Pondération Pondération utilisée utilisée 0,50,16 0,4 0,140,3 0,12 0,2 0,1

17 Problématique scientifique Résultats Points homologues et position des caméras Nuage de points 3D Orthophotographie

18 Comparaison de modèles 3d

19 Comparaison avec le LiDAR terrestre HexaXL mikrokopter + Sony RX-1 (~ 5000 ) 1 pilote drone + 1 photogrammètre Quelques heures pour relever GCP 1 vol (10min) pour 200m linéaires 5 vols (5*10min) pour 1000m Riegl LMS-Z620 (> ) 2 ingénieurs 10 à 15 stations + GCP 1 jour pour 200m 5 jours pour 1000m

20 Colloque scientifique francophone Drones et moyens légers aéroportés d'observation Montpellier, Juin 2014 V. Tournadre, M. Pierrot Deseilligny, P.H. Faure Présentation par Vincent Tournadre Photogrammètre doctorant Métrologie par photogrammétrie aéroportée légère Application au suivi d'évolution de digues Bibliographie : On the use of RPAS in national mapping the EUROSDR point of view (M.Cramer, V.Tournadre & Al., UAV-g 2013, Rostock - Germany) UAV photogrammetry to monitor dykes calibration and comparison to terrestrial lidar (V.Tournadre, M.Pierrot Deseilligny, P.H. Faure, EuroCOW 2014, Barcelona - Spain) RPAS to monitor dikes : an optimised intervention (P.Faure, V.Tournadre & Al., ICOLD 2014, Bali Indonesia) Auscultation d'ouvrages linéaires par drone ; étude des phénomènes de dérive de bandes (V.Tournadre, M.Pierrot Deseilligny, P.H. Faure, SFPT 2014, Montpellier - France)

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