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LIDAR vs Photogrammétrie

Pour les professionnels de l’arpentage et de la cartographie, le LiDAR et la photogrammétrie sont des outils nécessaires.

Par rapport aux levés aériens traditionnels, les drones offrent une alternative plus précise et abordable.

Désormais, les projets dans les domaines de l’agriculture, de la construction, de la conservation, de l’exploitation minière, de la reconstruction des lieux d’accident, et plus encore peuvent bénéficier de nuages de points détaillés, de cartes précises et de modèles 3D.

Cet article va présenter les avantages et les inconvénients du LIDAR et de la photogrammétrie. La bonne décision dépend de la tâche à accomplir, des compétences et du budget.

Qu’est-ce que le LiDAR ?

LiDAR est l’abréviation de « Light detection and ranging » c’est à dire « détection et estimation de la distance par la lumière ». Les capteurs LiDAR fonctionnent en émettant des impulsions de lumière et en mesurant le temps qu’il leur faut pour se refléter du sol, ainsi que l’intensité avec laquelle ils le font.

Le capteur LiDAR ne représente qu’une partie d’un processus compliqué. Pour recueillir les données nécessaires à la construction d’un nuage de points qui reflète avec précision le terrain et sa topographie, le capteur LiDAR intègre d’autres systèmes de haute précision : le positionnement par satellite (données GNSS) et une unité de mesure inertielle (IMU).

Les avantages du LiDAR

Le point positif le plus cité de l’utilisation du LiDAR pour la cartographie est la précision de la technologie. Le LiDAR est la voie à suivre pour une précision absolue et est le meilleur choix lorsque l’objectif est un modèle réaliste de terre nue. C’est la meilleure méthode pour tenir compte de l’altitude, de la végétation et des conditions à portée de main.

L’intégration du LiDAR aux données GNSS et le fait qu’il s’agisse d’une mesure directe – émettant des milliers d’impulsions laser – garanti une extrême précision de votre carte numérique finale du terrain.

Les complications topographiques ne se présentent pas seulement sous la forme d’ondulations de terrain. La végétation peut également empêcher les méthodes d’arpentage photographiques d’obtenir des données granulaires au niveau du sol.

Les impulsions lumineuses du LiDAR pénètrent dans les espaces entre les feuilles et les branches, atteignant le sol et améliorant la précision des mesures.

Le capteur est également préférable si les conditions d’éclairage de votre chantier ne sont pas uniformes. Si vous souhaitez effectuer des enquêtes nocturnes ou des missions par faible visibilité, le LiDAR peut s’occuper de la tâche sans avoir besoin d’une source de lumière externe.

Enfin, le LiDAR vous permet de capturer des détails de petit diamètre. Un excellent exemple de cela est les câbles d’alimentation. Grâce à l’échantillonnage ponctuel à haute densité et à l’approche de mesure directe, vous pouvez utiliser le LiDAR pour cartographier avec précision la caténaire.

Les inconvénients du LiDAR

Le défi le plus évident qui accompagne le travail avec le LiDAR est son coût. En raison de la plus grande complexité opérationnelle (et du besoin de composants et de capteurs plus sophistiqués), vous pouvez facilement dépenser des centaines de milliers d’euros pour une solution de sondage complète.

Cette complexité élargit également votre marge d’erreur et augmente la dépendance à l’égard d’un professionnel expérimenté. Avec plusieurs capteurs et informations qui ne sont pas facilement accessibles sans une bonne quantité de traitement, l’extraction des données dont vous avez besoin n’est pas simple.

Il est également important de garder à l’esprit que traditionnellement les capteurs LiDAR sont plus volumineux que les simples caméras. Avec la popularité croissante des drones pour les levés aériens, la nécessité d’un drone plus grand pour gérer une charge utile plus lourde peut ajouter une dépense déjà importante.

Le dernier inconvénient est sans doute sa plus grande force : le fait qu’il s’agisse du meilleur outil pour le travail dans des situations très spécifiques. Pour de nombreuses applications, la photogrammétrie sera suffisante.

Qu’est ce que la photogrammétrie ?

La photogrammétrie est un moyen de mesurer les distances à l’aide de photographies. Ces photographies sont traitées à l’aide d’un logiciel spécialisé pour générer des modèles précis et réalistes du monde.

Les cartes orthomosaiques et les modèles 3D ont une variété d’applications, de planification de construction et de gestion continue de projet au matériel de marketing.

Le nombre d’images dont vous avez besoin pour une photogrammétrie efficace peut varier de centaines à des milliers. Tout dépend de la taille du site en question et de la profondeur et de la précision que vous souhaitez atteindre.

Les pilotes de drones devront déterminer l’altitude de vol optimale pour obtenir la distance d’échantillonnage au sol nécessaire. Vous devrez également configurer un chevauchement sur chaque image pour vous assurer que votre logiciel peut assembler vos images de manière transparente.

Les avantages de la photogrammétrie

Le principal avantage de travailler avec la photogrammétrie est son accessibilité. L’essor de la technologie des drones et des logiciels de cartographie a simplifié les flux de travail et mis des cartes et des modèles 3D précis à la portée de toute organisation dotée d’un drone avec caméra.

Outre la caméra, la planification de vol de base et le tracé de vos points de contrôle au sol, effectuer une mission de cartographie et transformer ces données en quelque chose d’utile est relativement simple. Il existe d’innombrables scénarios dans lesquels ce processus produit des résultats tangibles, dans des industries aussi variées que la construction, la conservation, l’exploitation minière et l’agriculture.

Les résultats sont également accessibles. Les cartes et les modèles avec des caractéristiques et des couleurs reconnaissables sont instantanément intuitifs, ce qui en fait un excellent outil collaboratif et quelque chose à partir duquel les parties prenantes peuvent travailler sans passer trop de temps à manipuler les données.

Une autre grande partie de l’attrait de la photogrammétrie est son prix abordable.

Enfin, la photogrammétrie offre une approche plus flexible. Selon la tâche à accomplir, vous pouvez avoir plus de contrôle sur le compromis entre la vitesse, l’altitude et la précision de la mission.

Les inconvénients de la photogrammétrie

Il y a certains inconvénients aux méthodes d’arpentage basées sur la photogrammétrie.

La première est que la précision de vos cartes et modèles dépend fortement de la qualité de la caméra de votre drone et du drone lui-même.

La taille, l’ouverture, la résolution et la distance focale du capteur ont un impact sur votre distance d’échantillonnage au sol (GSD). En plus de cela, vous aurez du mal à produire des résultats avec une précision absolue sans plusieurs utilisateurs de points de contrôle au sol ou d’un drone compatible RTK ou PPK.

Le deuxième défi auquel sont confrontées vos ambitions en photogrammétrie est la météo. Ou, pour être plus précis, les conditions d’éclairage. L’obscurité, la couverture nuageuse, la poussière et plus encore peuvent tous avoir un impact négatif sur la qualité de vos résultats d’arpentage.

En matière de traitement des données, vous ne pouvez mesurer que ce que vous pouvez voir clairement. Cela signifie que les vols avec une visibilité limitée – que ce soit en raison de la végétation, de l’ombre ou de l’heure de la journée – produiront moins de points au sol et des cartes et des modèles moins précis.

Choisir le LiDAR

  • Cartographie des terrains difficiles d’accès, complexes et envahis par la végétation
  • Capture de détails sur des structures minces, telles que les lignes électriques ou les bords de toit
  • Projets où le détail et la précision sont les priorités

Choisir la photogrammétrie

  • Analyses contextuelles accessibles et nécessitant un minimum de post-traitement et d’expertise
  • Cartes et modèles faciles à comprendre pour les yeux non entraînés
  • Ensembles de données nécessitant une évaluation visuelle

Lequel est le plus précis ? 

Le LiDAR a tendance à produire des numérisations avec plus de détails et de précision par rapport à la photogrammétrie. De plus, parce qu’il peut bien fonctionner malgré les défis environnementaux – faible luminosité ou à beaucoup de végétation – il est idéal pour les scénarios dans lesquels vous accordez avant tout une importance à la précision.

Les nuages de points du LiDAR peuvent être incroyablement granulaires, avec jusqu’à 500 points par mètre carré et une précision d’élévation verticale inférieure à trois centimètres. Avec une densité élevée de points de données, un ensemble de données est plus robuste, ce qui vous donne plus de polyvalence lorsqu’il s’agit de traiter vos conclusions.

Cela ne veut pas dire que la photogrammétrie est intrinsèquement inexacte. Si votre terrain est relativement simple et exempt de végétation dense, vous pouvez toujours construire des cartes et des modèles très détaillés – en particulier si vous utilisez également un module de positionnement RTK.

LiDAR vs Photogrammétrie : Les données

Le LiDAR et la Photogrammétrie sont des méthodes de collecte de données fondamentalement différentes.

Avec le LiDAR, vous vous retrouvez avec des milliers de points de données qui forment un nuage de points 3D décrivant le terrain en question. Vous devrez incorporer la couleur à partir de jeux de données distincts pour la transformer en quelque chose d’accessible visuellement.

Avec la Photogrammétrie, vous vous retrouvez avec des centaines ou des milliers d’images qui doivent être traitées et assemblées pour produire quelque chose de précieux : qu’il s’agisse d’un nuage de points 3D ou d’une carte.

Le traitement LiDAR basé sur le cloud n’est pas aussi répandu ou accessible que le logiciel de photogrammétrie. Ce qui signifie que vous devrez avoir un spécialiste sur place qui peut transformer ces données brutes en quelque chose d’actionnable, aux côtés du bon logiciel.

Solutions de photogrammétrie de DJI

Phantom 4 RTK

Le Phantom 4 RTK offre aux géomètres professionnels un équilibre idéal entre prix, précision et accessibilité.

Avec son capteur cinétique en temps réel intégré, les photos sont géolocalisées automatiquement et corrigées par rapport aux points de contrôle au sol avec une précision au niveau du centimètre.

Le Phantom 4 RTK représente un investissement d’introduction intelligent, quels que soient vos besoins en matière d’arpentage.

DJI Phantom 4 RTK drone photogrammetrie

Matrice 300 RTK + P1

Ce combo est la solution photogrammétrique phare de DJI. Le P1 est une charge utile de photogrammétrie avancée avec un capteur plein cadre et des objectifs à mise au point fixe interchangeables. Un obturateur mécanique mondial et des fonctionnalités logicielles, y compris Smart Oblique Capture, le rendent idéal pour les vols photogrammétriques à grande échelle. Exploité par le M300 RTK, le P1 permet aux arpenteurs de couvrir 3 km2 en un seul vol et d’obtenir des résultats de 3 cm horizontalement / 5 cm verticalement précis sans GCP.

DJI Zenmuse P1

Les solutions LiDAR de DJI

Matrice 300 RTK + L1

Le L1 abrite un module Livox LiDAR, un IMU de haute précision et une caméra avec un CMOS de 1 pouce sur une nacelle stabilisée  à 3 axes. Avec une précision verticale de 5 cm et une précision horizontale de 10 cm, et la capacité de couvrir 2 km2 en un seul vol, le M300 RTK, le L1 et le DJI Terra forment ensemble une solution d’arpentage complète qui offre des données 3D, des détails sur des structures complexes et des reconstructions visuelles précises.

Matrice 300 RTK Zenmuse L1

Réflexion finale 

C’est la tâche à accomplir qui déterminera la meilleure solution.

Si le contraste, l’éclairage, le sujet et les conditions sont en votre faveur, la photogrammétrie est probablement plus qu’adéquate pour le travail. Mais pour les projets de cartographie difficiles où la précision de l’élévation, les structures complexes ou le terrain partiellement entouré sont impliqués, le LiDAR est probablement la voie à suivre.

dji matrice 300

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