appliqués à la la bonneréponse à la et des systèmes de navigation Données3D GEO-référencées demande croissante de d information géographique

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2 la bonneréponse à la demande croissante de Données3D GEO-référencées 4Systèmes d information géographique appliqués à la gestion des infrastructures routières et des systèmes de navigation

3 Le road-scanner est issu de la consolidation des compétences techniques de SITECO dans les domaines de la cartographie, des inventaires et de la gestion appliquée aux réseaux routiers Le projet du ROAD-SCANNER a été développé et financé par la Fondation de Recherches de la région d Emilia-Romagna, en coopération avec les Universités qualifiées suivantes: Le Département d Ingénierie Civile de l Université de Parme pour la Géodésique et la Photogrammétrie Le Département des Technologies d Informations de l Université de Parme pour l acquisition et le positionnement des l image Le Département de l Infrastructure de l Université de Bologne pour l analyse de la chaussée Le ROAD-SCANNER est la réponse idéale à la demande croissante de données géo-référencées 3D pour les Systèmes d Informations Géographique (SIG) appliqués au management des infrastructures routières et aux systèmes de navigation. Vous pouvez créer rapidement, une vue d ensemble complète de tous les composants de l infrastructure routière : routes, trottoirs, signalisations, chaussées, pentes, murs, barrières de sécurité, etc. Le ROAD-SCANNER permet d obtenir une inspection complète des composants de l environnement routier en acquérant automatiquement plusieurs jeux de données : Itinéraire de véhicule Profil longitudinal Rugosité de la chaussée ( IRI Indice de Rugosité International) Images géo-référencées provenant de 5 caméras (pas de 2-4 mètres) Points scanner de sections transversales provenant du Laser Scanner 360 (pas de 20-40cm) Toutes les données sont géo-référencées au moyen du système de positionnement Applanix POS-LV. Grâce à ce système, elles sont toutes relatives les unes par rapport aux autres et sont exploitables dans les la plupart des logiciels d applications spécialisés. Le véhicule intègre plusieurs dispositifs : : Géo-Positionnement par Satellite (GPS) et système de positionnement inertiel Caméras couleurs haute résolution pour les images Profilomètre pour la rugosité et le profil longitudinal de la chaussée (indice IRI) Laser-scanner hélicoïdal pour les sections transversales La qualité des données acquises est extrêmement précise : les coordonnées absolues et les mesures photogrammétriques sont déterminées à 10cm près, alors que la précision relative de entre deux points du laser-scanner est inférieure à 1 cm.

4 Les «Mobile Mapping Systems» (MMS) sont utilisés depuis les années 90, et représentent une technique éprouvé permettant le relevé rapide des routes, sans perturber la circulation. Le Road-Scanner system a été conçu en combinant la technologie MMS la plus avancée en termes de positionnement et d acquisition d images, avec les caractéristiques du très innovant laser-scanner hélicoïdal multifonction qui permet une vue d ensemble complète et précise de tout l environnement routier. L expérience de SITECO dans le domaine de la gestion des systèmes d information appliqués aux routes a engendré une nouvelle génération de MMS.. Le Road-Scanner remplit les exigences suivantes : obtention de données géo-référencées de haute qualité collecte simultanée de l itinéraire du véhicule, des images géo-référencées et des sections transversales des routes (comportant des milliers de points, avec un pas de cm). Développement d un système de relevé efficace, intégrant la photogrammétrie stéréoscopique Obtention d un système d utilisation des données efficace et complet au moyen de l application Road-SIT, qui associe les fonctions de mesure photogrammétrique avec les mesures laser sur les nuages de points. Génération d une base de données géographique compatible avec la plupart des systèmes SIG.

5 Les données obtenues avec le Road-scanner et leur utilisation avec le logiciel Road-SIT sont les suivantes Images 3D des routes interfacées avec les plans topographiques routiers, conformes aux formats GDF, et compatible avec les SIG les plus courants. Base de données facile à gérer, contenant tous les composants de la route : dimensions des voies, signalisation, affiches, candélabres, chaussée, trottoirs, rampes de sécurité, tunnels, murs, etc. Images géo-référencées acquises avec le système vidéo (format JPEG ou AVI). Après une phase de prétraitement, les données sont livrées à l utilisateur final qui peut réaliser une inspection virtuelle du réseau routier. Ces inspections virtuelles à travers les consultations des films sont hautement appréciées par les gestionnaires de voirie, car elles permettent une vérification rapide et facile de l état du réseau routier. La rugosité de la chaussée (IRI ) est relevé avec le profilomètre DYNATEST, certifié ASTM E950 Class 1. Les sections transversales des routes sont relevées avec le Laser-Scanner hélicoïdal FARO. Les sections résultantes ont une ouverture angulaire de 320, sur une portée latérale de 80m, avec un pas de cm. Tous les points enregistrés dans les nuages de points scannés sont géo-référencés. Ils peuvent être exploités soit par l application photogrammétrique Road-SIT Survey, soit par l une des applications spécialisées FARO ou à travers les CAO et SIG courants.

6 Road-Scanner permet une réduction de temps et de coût importante par rapport aux systèmes utilisés habituellement, notamment par un accroissement de la fiabilité des données relevées, une efficacité de travail accrue, et l assurance d une haute précision L aspect le plus innovant du système provient de l intégration et de l exploitation des données scannées par le laser-scanner hélicoïdal dans la phase de d utilisation. Cette intégration permet d effectuer des relevés très précis des nouvelles infrastructures existantes, telles que construites. Synthèse des principaux avantages : rapidité et sécurité d exécution des relevés, sans perturbation du trafic routier réduction des coûts Obtention de données fiables et de grande précision grâce à la correction automatique des positions. fourniture d informations d itinéraires et de composants routiers pour la gestion des voiries. Interfaçage efficace entre les données cartographiques (SIG) et les constructions numériques (CAO) Collecte et stockage des images aux formats standards Acquisition simultanée des positionnements et des informations collectées Automatisation de haute performance Gestion des données avec le logiciel ROAD-SIT, comportant des fonctions spécifiques de consultation et de mise à jour. Relevé complet des façades de bâtiments Dimensionnement précis des routes, (même en présence de véhicules garés) Accroissement de l efficacité de l utilisation des données grâce à de puissants outils

7 Les caractéristiques de positionnement et d orientation sont établies sur l intégration des systèmes GPS/INS et l odomètre Le système d acquisition de l image est constitué : d une ou plusieurs caméras procurant les supports nécessaires aux mesures avec la technique de la photogrammétrie, des dispositifs de relevés, et d autres outils spécifiques d acquisition des caractéristiques de la route.: Un système de positionnement GPS inertiel APPLANIX POS LV, intégrant les caractéristiques suivantes : Un récepteur GPS Un système de navigation inertiel (INS) pour déterminer la position du véhicule en cas d absence de signal de réception Un odomètre externe (DMI - Distance Measurement Instrument) pour le relevé des mesures de distances. 5 caméras haute-résolution : 2 caméras sont orientées vers l avant du véhicule, positionnées respectivement sur les côtés droit et gauche pour assurer un tournage synchrone stéréo, 2 sont positionnées avec un angle latéral de 45 (pour obtenir des images contigües avec les images frontales), et la dernière sur la côté droit est orientée à 90 de l axe de la route et vers le bas. L orientation des caméras peut être réglée en fonction des besoins, pour obtenir une excellente vision d ensemble des zones à inspecter. Le pas de la prise d image peut être réglé en fonction des besoins (généralement 1 à 5 m.). Chaque image est géo-référencé avec les données fournies par la combinaison GPS/système inertiel intégré. Les images sont enregistrées sur un serveur spécialisé, connecté et synchronisé avec l unité informatique du système de positionnement.

8 Toutes les données sont acquises sur un mini-serveur EPIA embarqué : une unité centrale équipée d une carte digitale «In/0ff», pour contrôler le déclenchement des caméras. Des «unités caméras», connectée chacune à une caméra et un disque dur d une capacité mémoire suffisante pour une campagne de relevé d une semaine Un système externe de déclenchement commandé par l unité centrale, servant à envoyer un signal d acquisition à chaque caméra connectée via les «unités caméras» Un commutateur réseau pour connecter les «unités caméras» et l unité centrale.

9 La rugosité de la route est relevée avec le profilomètre DYNATEST. Il permet l enregistrement en temps réel du paramètre IRI, codifié par la Banque Mondiale (ASTM E950 Class 1). Le profilomètre DYNATEST est certifié sur ce standard. Le FARO LS480 est un laser-scanner hélicoïdal à rayon invisible et non dangereux pour les yeux. Cette caractéristique permet le relevé de sections transversales de la chaussée avec une portée de 80 mètres. Grâce à la fréquence de travail de 48 rotations par seconde, le laser-scanner acquière une section transversale de route tous les 20 à 40 cm., selon la vitesse du véhicule ( entre 30 et 70 km/h). Les relevés des sections transversales de la chaussée sont synchronisées avec le système de positionnement et peuvent être géoréférencés dans un modèle de terrain digital (DTM). Ces données peuvent être consultées, soit par une des applications spécialisées dans la gestion des nuages de points, soit par l application Road-SIT, qui permet une parfaite corrélation de ces nuages avec les images acquises par les caméras.

10 ROAD-SIT Survey est le logiciel de photogrammétrie expressément développée pour le Road-Scanner, en collaboration avec le Département d Ingénierie de l Université de Parme ROAD-SIT Survey a été conçu pour obtenir un contrôle complet des mesures par la photogrammétrie et le scanner-laser. Des fonctions spéciales permettent la calibration de la position et de l orientation des caméras et du laser-scanner par rapportà l origine du système de positionnement Applanix POS LV. Une calibration minutieuse est requise pour obtenir des mesures précises chaque fois que le réglage des caméras est modifié. ROAD-SIT Survey est doté d un pack de gestion complet et ergonomique qui permet de stocker toutes les données dans une base relationnelle bien-structurée. Le format d importation est approprié à l exploitation des données, et répond bien aux demandes des clients.

11 Pour produire un relevé de haute efficacité, le véhicule couvre l itinéraire routier dans les deux sens, à une vitesse appropriée pour l acquisition des données (30 à 70 km/h). Pendant le relevé, les positions GPS du véhicule sont acquises et intégrées avec les informations collectées par la plateforme inertielle et l odomètre. L itinéraire est défini par la séquence de points où les images ont été prises. Le système d acquisition est contrôlé à travers l application de contrôle installée dans l unité centrale. Ces fonctions clés sont les suivantes : vérification de présence et de bon fonctionnement de tous les outils en place enregistrement des signaux envoyés à partir des dispositifs de positionnement dans les fichiers spécifiés Calcul de distance depuis le dernier signal envoyé Envoi d un nouveau signal quand la distance est plus grande que le pas d acquisition requis. Grâce à une interface utilisateur ergonomique, il est possible de contrôler l efficacité de l ensemble des équipements, et de codifier les phases d acquisition et les missions. Ces codes sont assignés à tous les dossiers utilisés (positionnement, images, ), dans le but par la suite, de simplifier et d automatiser les phases de traitement des données. De plus, pendant la phase d acquisition, il est possible d ajouter des commentaires ou des informations utiles pour l utilisation des données, et de les associer au code d une séquence de points et d images relevés. Le relevé des points de positionnement est réalisé en utilisant un filtre Kalman pour trier la grande quantité d informations venant des GPS, INS et DMI. Le fichier d importation contient les points «marqueurs» de l itinéraire, les coordonnées et les angles du système de positionnement, synchronisés avec le système d acquisition des images. Le système permet de déduire les coordonnées et les angles de chaque caméra, apportant ainsi des images géo-référencées.

12 Le système de traitement des données s effectue à travers le logiciel ROAD-SIT Survey. Il fournit les fonctions photogrammétriques et permet la superposition des nuages de points du scanner-laser sur les images numériques La photogrammétrie stéréoscopique permet la mesures d éléments de l environnement routier à 10cm près (largeur, hauteur, etc.). Toutes les positions absolues et les informations alphanumériques (signes, typologie, etc.) sont également relevées pour chaque élément de l environnement routier. Pour une mesure stéréoscopique, il est nécessaire de repérer les points homologues sur un couple d images. Le meilleur moyen est d utiliser les images des deux caméras frontales recueillies simultanément. Mais il est également possible d utiliser les points des images latérales ou d images recueillies à différents points de l itinéraire. A l inverse, pour un relevé monoscopique, il est suffisant de relever les positions et distances provenant d une seule image. Dans ce cas, le plan de projection est un plan horizontal localisé sur la chaussée, ou un plan vertical sélectionné par l opérateur. Il est évident que ce mode d exécution produit des résultats moins précis mais plus rapides. Une grille spéciale est alors utilisée pour évaluer les distances sur un plan de projection. Avec la superposition des nuages de points sur les films, il est possible de calculer les mesures directement sur les points relevés par le laser-scanner. Certains «bruits» sont inévitablement produits qui peuvent venir perturber le relevé (arbres, réflexion sur les véhicules garés, etc.). Avec une portée de 80m et un angle de scannérisation de 320, le laser-scanner permet un relevé de grande précision sur tous les éléments de l environnement routier : ponts, galeries, murs, etc. Dans les zones urbaines, il est également possible de relever les façades des bâtiments.

13 Le Road-scanner est issu de la consolidation des compétences techniques de SITECO dans les domaines de la cartographie, des inventaires et de la gestion appliquée aux réseaux routiers SITECO Informatica s.r.l. via della salute, Bologna - ITALY contact France: JF Montesinos Montesinos.jf@gmail.com