A l'ère du drone Approche et applications géospatiales. Ruedi Wagner

A l'ère du drone Approche et applications géospatiales Ruedi Wagner

A l'ère du drone Approche et applications géospatiales Ruedi Wagner, Geospatial Solutions Division Hexagon Geosystems, Switzerland

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Pourquoi la cartographie avec des drones est-elle encore considérée comme une technologie émergente? La technologie UAV (ou drone) est, aujourd'hui, largement utilisée dans des applications militaires. Les applications civiles sont en progression (cf.. graphique). Cependant, un certain nombre de facteurs doivent être pris en compter lors de l'utilisation d'un drone commercial. Entre autres:: Législation et réglementation. Souvent ceux-ci ne sont pas clairement définis et peuvent varier d'un pays à l'autre. Restriction de l'espace aérien. Souvent des règles opérationnelles strictes sont appliquées due à l'absence de technologie lié à la détection et l'évitement. Manque de procédures opérationnelles clairement définies, standards de fabrication, certification, formation du pilote, caractéristiques de sécurité, etc.,.. Alors qu'il y a pléthore de pionniers dans ce domaine, beaucoup d'entre eux opèrent à la limite de la légalité ou avec de mauvaises normes opérationnelles. La sécurité est primordiale, pour les opérateurs, pilotes ingénieurs, etc.

Quels sont les avantages d'utiliser un drone? La technologie UAV (ou drone) et les applications commerciales liés sont en croissance au niveau mondial. Selin les applications, les drones peuvent être utilisés facilement et de manière rentable pour délivrer très rapidement des informations géospatiales à jour. Trois axes principaux pour la cartographie extérieure: Cartographie urbaine (petits drones, quadri/octo- copters électriques avec petite charge utile) Cartographie de petites surfaces tels que champs ou mines (drones de taille moyenne à petite, charge utile variant selon les applications) Cartographie de surfaces moyennes (en complément à la cartographie aérienne traditionnelle) pour l'agriculture ou la sylviculture par exemple

1. Systèmes UAS pour applications urbaines Spécifications données par l'environnement urbain Quadri/Octocopter design Moteur électrique Faible charge utile (camera/vidéo) Entièrement autonome ou vol à vue Doivent être en mesure de voler dans des canyons Acquisition de données verticales au lieu de surfaces Degré de sécurité élevé requis Silencieux!

1A. Application urbaines Post-traitement Généralement caméra non métrique, pas assez précis pour applications minières (précision typique de 10-20cm) Approche vision par ordinateur Très local combinaison de données aériennes et terrestres Mises à jour relativement rapides Data courtesy EPFL, Lausanne

1. UAS pour applications urbaines Activités de Leica Geosystems Collaboration avec plusieurs fabricants pour créer une solution unique Développement de processus (workflow) avec 3DCon GmbH acquise récemment

2. Systèmes UAS pour applications liées à de petites surfaces Systèmes UAS ultralégers Conception "aile fixe",accent sur la surface Conception ultralégère: sécurité en cas de crash et coûts optimisés, mais affecte négativement la précision et la stabilité du système Acquisition de données entièrement autonome Faible Charge utile, souvent caméra commerciale non métrique Généralement ne répond pas aux exigence minières Gatewing SenseFLY

2. Applications UAS pour petites surfaces - Traitement Caméra non métrique, pas de calibration, résultats moins précis Approche "vision par ordinateur" pour la triangulation aérienne Amélioration des résultats par itérations Peut être chronophage, plus rapide avec une orientation initiale La précision peut ne pas être aussi bonne Data courtesy EPFL, Lausanne

2. Applications UAS pour petites surfaces Activité LGS Collaboration avec plusieurs fabricants pour créer une solution unique Elaboration d'approches pour un vol plus stable

3. Acquisition à plus large échelle UAV robustes, vol stable et grande charge utile Capteurs haut de gamme (imagerie, et év. LIDAR ou hyper spectral) Traitement détaillé (fortement automatisé) cycles de répétition élevés Exigences légales beaucoup plus strictes que pour les drones légers

Le SwissDrones Waran TC-1235 UAV designed to perform Bi rotor Flettner 2 x 2.8m Moteur Twin Boxer, 170ccm, 14.5 kw Dimensions l 1.7m x h 0.9m x w 0.7m Poids à vide 35kg (sans boîtier caméra) Boîtier Camera 15-20kg Charge maximale au décollage 70kg Capacité max réservoir 20l Autonomie vol max. 4h Vitesse maximale 100km/h Système Camera entièrement intégré avec générateur embarqué et accus fournissant 28VDC Intégration complète avec pilote automatique possible Surveillance au sol possible

Leica RCD30 séries Spécifications de la tête de camera CH6x Camera Head CH6x Caractéristiques du capteur Taille CCD (60MP*) 8956 x 6708 pixels Taille pixel (60MP) 6 µm Plage dynamique du CCD 73dB Résolution convertisseur A/D 14-bit Data Channel 16-bit compression sans pertes Frame Rate max (Uno/Duo) 1.0sec Compensation mouvement mécanique, multidirectionnel Gamme spectrale CH61 RGB Gamme spectrale CH62 RGB et proche IR (780-880nm), coréférencés Poids (sans lentilles) 3.1kg Dimensions hauteur 167mm, diamètre 128mm * upgrades capteur à 80MP disponibles depuis 2 ème trimestre 2013

Leica RCD30 séries Spécifications du contrôleur de caméra CC3x Poids (sans MM30) 6.1kg Dimensions LxPxH 300mm x 260mm x 140mm Capacité Contrôle jusqu'à 5 têtes CH6x Camera Controller CC31 Solution GNSS/IMU pas inclue (pour utilisation avec Leica ALS70 ou tiers) Camera Controller CC32 Inclus solution GNSS/IMU Processor Mémoire masse MM30 Win7 64-bit, 8GB RAM, 32GB flash, USB 2.0, SATA disponible 320GB, 600GB et 1200GB CC32 accepte jusqu'à 2 MM30 Poids 0.5kg Amovible & portable

The SwissDrones Waran TC-1235 UAV designed to perform

Image Products Orthophotos in RGB et FCIR

Imagerie haute résolution

UAV pour mines/gravières

Les mines/gravières, des applications idéales Les exploitations à ciel ouvert exigent des informations géospatiales de grande précision et actuelles dans des domaines tels que Surveillance de l'environnement (résidus, réhabilitation.) suivi de l'avancement Mesures volumétriques (zones de stockage et de déchets) Questions de sécurité (stabilité des pentes, trafic) Automatisation des opérations Les questions de réglementation et de sécurités peuvent être plus faciles à gérer car elles font parties intégrantes de la gestion opérationnelle La mine étant un petit écosystème, la cartographie à base de drones peut compléter les processus existant et peut s'intégrer entièrement aux activités minières Les sociétés minières sont connaissent la technologie et sont intéressées à explorer de nouvelles pour améliorer la sécurité, les performances de production ainsi que les impacts environnementaux. Elles peuvent être des partenaires de développement idéales pour des solutions de cartographies à base de drones.

Description du système Echappement Antenne GPS Moteur Twin Boxer Générateur Pilote automatique Réservoir essence Alimentation Leica RCD30 CH62 Boîtier anti choc Novatel CPT IMU Class 4 Stockage de données MM30, jusqu'à 2.4TB Camera Controller CC32 avec embedded Novatel SPAN

Info-Clouds from Medium Format Camera RCD30 Gravière, Zurich Leica RCD30 5cm GSD 10cm DSM Nuage de points colorisé RGB

Info-Clouds from Medium Format Camera RCD30 Gravière, Zurich Leica RCD30 5cm GSD 10cm DSM Colorisation nuage de points en fonction de la hauteur

Drone pour l'agriculture et pulvérisation de cultures

Drones pour agriculture pulvérisation Swissdrones Waran TC-1235 UAV peut être équipé d'une caméra multispectrale ou d'un pulvérisateur Barre de pulvérisation de 270cm avec 2 x 4 buses Largeur de pulvérisation env. 400cm Volume de liquide à pulvériser 24l

Drones pour agriculture pulvérisation

UAV pour agriculture caméra multi-spectrale pour cartographie de végétation Caméra multi-spectrale entièrement intégrée Produits haute résolution tels que cartes NDVI, LAI, nuages de points classifiés, modélisation d'arbres Nuage de point Nuage de points spécialement pour cartographie de végétation (FCIR) LAI

Feuille de route next steps Intégration complète de la caméra et du drone pour un fonctionnement autonome Intégration complète du processus de post-traitement pour atteindre un haut degré d'automatisation Obtention des certifications des aéronefs Essai du système sur site Investigation plus poussées de drones pour la pulvérisation en sylviculture / arboriculture