Surveillance de falaise par méthode laserscan

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1 Sion, 6 mai 2004 Interreg 3 A Projet RISKYDROGEO Surveillance de falaise par méthode laserscan Leandro Bornaz Politecnico di Torino Dipartimento di Georisorse e Territorio

2 La méthode laserscan Généralités à propos des systèmes d acquisition laser scanner terrestres (LIDAR) LIDAR est un acronyme qui signifie «Light Detection And Ranging». Il s agit d une technologie qui se sert de la lumière laser pour mesurer des distances.

3 La méthode laserscan Généralités à propos des systèmes d acquisition laser scanner terrestres (LIDAR) Ces instruments sont généralement composé d une unité d acquisition laser optimisée pour les levés haute vitesse (1) et d un système de miroirs balayants (3, 4) qui permettent de diriger le rayon lumineux (2) sur un objet.

4 La méthode laserscan Généralités à propos des systèmes d acquisition laser scanner terrestres (LIDAR) Si on connaît la position de la source laser (c) et la direction du rayon lumineux (α, θ) on peut calculer la position du point franchis par le laser en utilisant de simples règles de géométrie. Att!: La prise de données est en faite casuelle, aspect qui produit la nécessité de traiter les données avec des logiciels intelligents. c z y α θ x 0 = d cos α sen θ y 0 = d cos α cos θ z 0 = d sen α o x

5 La méthode laserscan Généralités à propos des systèmes d acquisition laser scanner terrestres (LIDAR) Les nouveaux lasers possèdent des systèmes sachant enregistrer l intensité de réflexion du point par rapport au rayon laser. Ce type d information est très importante. Les nouveaux lasers peuvent être équipés avec une camera numérique qui sert à pour draper le modèle 3D. La caméra est fixée au laser avec un bras calibré.

6 Le Laser Scanner utilisé Riegl LMS Z420 Laser: Class 1 / 3R Distance maximale d acquisition jusque à 250 m (laser classe 1) jusque à 800 m (laser classe 3R) Numéro de points acquis jusque à pts/sec / 6600 pts/sec Fenêtre d acquisition verticale 80 Fenêtre d acquisition horizontale 360 Step minimum d acquisition Résolution angulaire 0.01

7 La prise des données La prise de données doit être projetée a priori! Objet que l on veut modéliser Les information que l on veut extraire (volumes, déplacements, fractures, ) Numéro et position des acquisitions nécessaires pour décrire de façon complète l objet (complexité de l objet)

8 La prise des données Une seule acquisition souvent n est pas suffisante Z 1 pour décrire complètement l objet. Y 1 Dans ces cas on doit faire au moins deux acquisitions et les exprimer X dans 1 un seul système de? cordonnées. Pos. 1 X 2 Pos. 2 Z 2 Y 2

9 La prise des données Avant de réaliser la prise des données ont doit prévoir de disposer dans l environnement que l on veut relever un nombre suffisant de cibles réflecteurs (marker) sur l objet. La position relative entre les cibles La dimension des cibles doivent être prévues a priori quand ont fait le projet de la prise des données.

10 La prise des données Z 1 Y 1 Z 2 X 2 X 1 Y 2 Pos. 1 Pos. 2

11 La prise des données Z 1 Y 1 X 1 Pos. 1 Pos. 2

12 La prise des données Z 1 Y 1 Pos. 1 X 1 Si le laser est équipé avec une caméra numérique depuis chaque position d acquisition on réalise les images aussi.

13 Les falaises étudiées: Arnad - Trappistes La prise des données

14 L acquisition Le logiciel pour l acquisition des données (Riscan pro Riegl instruments)

15 L acquisition Le logiciel pour l acquisition des données (Riscan pro Riegl instruments)

16 Le traitement des données Partie 1 Traitement préliminaire Élimination des outliers et gross errors présent dans toutes les acquisitions (complètement automatique); Alignement des modèles 3D en utilisant les cibles (complètement automatique). Partie 2 Modélisation 3D Modélisation 3D des points; Image mapping (texturisation) du modèle 3D (avec laser sans caméra numérique)

17 Le traitement des données Partie 1 Traitement préliminaire On a utilisé le logiciel LSR 2004 développé par l école Polytechnique de Turin DiGeT.

18 Le traitement des données Partie 2 Modélisation 3D On a utilisé des logiciels commerciaux (Rapidform 2004 Geomagic HiFi).

19 Le modèle 3D couleur Les résultats

20 Les résultats Les courbes de niveau Informations géométriques

21 Arnad Les falaises étudiées

22 Trappistes Les falaises étudiées

23 L image solide Un nouveau produit qui naît de l intégration entre la photogrammétrie e les LIDAR Il s agit d une image numérique dans laquelle les information 3D du laser sont contenues. On peut faire des mesures 3D directement sur l image (beaucoup plus facile que employer le modèle 3D); On peut obtenir un modèle 3D couleur et une couple stéréoscopique artificielle.

24 L image solide Possibilité de mesurer directement sur la photo (monoscopie) les coordonnées XYZ du modèle, un angle, une distance ou encore la DIP et DIP Direction d un groupe de points.

25 Sion, 6 mai 2004 Interreg 3 A Projet RISKYDROGEO Merci pour votre attention Politecnico di Torino Dipartimento di Georisorse e Territorio