De la planification de vol à l'analyse des données

Un processus étape par étape pour la collecte avancée de données par drone dans les grands projets d'infrastructure 

Dans les articles précédents, nous avons discuté de la manière dont les drones sont devenus cruciaux pour différentes phases de la construction de grands projets d'infrastructure. Aujourd'hui, je souhaite aborder l'aspect technique et vous montrer comment vous pouvez exactement collecter des données, les traiter et en extraire des informations précieuses. Comme tout projet, la collecte de données par drone nécessite beaucoup de planification et un flux de travail structuré, et cet article vous aidera à en décrire un. Que vous n'ayez jamais utilisé de drones auparavant ou que vous les ayez utilisés sans savoir comment fonctionne l'aspect de la collecte de données, cet article est pour vous.

Préparation au vol

Avant d'effectuer toute opération de drone, vous devez procéder à une préparation au vol. Cela implique :

Définition des objectifs de l'étude

Vous devez rencontrer les parties prenantes et comprendre leurs intentions pour l'étude, les types de livrables qu'elles souhaitent, la GSD (résolution spatiale au sol) de l'étude, et toute autre information qu'elles sont prêtes à fournir. Les livrables les plus courants pour les projets de construction peuvent inclure des cartes de courbes de niveau, des MNT (modèles numériques de terrain), des MDS (modèles numériques de surface), des nuages de points, des modèles 3D, des cartes LiDAR, etc. Chaque phase de la construction peut nécessiter des livrables différents.

Choix de l'équipement

Une fois que vous avez confirmé les besoins du client, vous pouvez choisir le meilleur équipement. La GSD ou la résolution peut vous aider à décider de la charge utile à utiliser, tandis que la superficie de la zone et le délai peuvent vous aider à choisir le type de drone que vous souhaitez utiliser. Pour les drones multirotors, les drones DJI comme la série DJI Matrice, en particulier les M300 RTK et M350 RTK, sont les meilleurs pour les grands projets d'infrastructure. Pour les drones à voilure fixe et les VTOL, consultez respectivement Sensefly et Wingtra. 

Évaluation du site et conformité réglementaire

Il est recommandé de visiter la zone d'intérêt pour évaluer les risques perçus pour les opérations de drone ou les risques que vos opérations de drone pourraient avoir sur l'environnement. Sur place, observez le terrain, la force et la direction du vent, ainsi que la température, car ceux-ci affecteront les opérations de drone. Si vous avez besoin de plus de temps pour établir un modèle, vous pouvez demander ces informations aux habitants. Vous devez également vous assurer que la zone ne se trouve pas dans une zone d'interdiction de vol et obtenir toutes les autorisations nécessaires avant de commencer les opérations de drone.

Planification de vol

Après avoir recueilli toutes les informations nécessaires, il est temps de créer les plans de vol. Cela implique :

Déterminer la zone d'intérêt

Je préfère utiliser Google Earth Pro pour visualiser la zone d'intérêt et déterminer les limites. Pour un grand projet d'infrastructure, le client disposera probablement d'un fichier KML ou shapefile de la zone d'intérêt.

Choisir un jour approprié pour voler

Une fois les limites déterminées, vous pouvez utiliser des applications de prévisions météorologiques comme UAV Forecast et Windy pour choisir le meilleur jour pour voler. Un bon jour pour voler serait un jour avec beaucoup de soleil, moins de nuages, suffisamment de satellites et où les vents ne sont pas trop forts.

Définir les paramètres de vol

Avec les informations sur le terrain, la météo et la GSD souhaitée par le client, vous pouvez définir les paramètres de vol tels que l'altitude, la vitesse de vol et les chevauchements. Certains clients fourniront le pourcentage de chevauchement qu'ils souhaitent, mais vous pouvez en décider un s'ils ne le font pas.

Intégrer les GCP

Pour garantir la précision, vous devez établir des points de contrôle au sol (GCP - Ground Control Points) et les marquer clairement afin qu'ils soient visibles sur les images du drone. Bien que les drones soient généralement précis, grâce aux systèmes GPS et RTK ou PPK, ils peuvent ne pas fournir des données suffisamment précises pour les travaux d'arpentage. Pour améliorer cette précision, vous devez établir des GCP à l'aide d'appareils de haute précision et les utiliser pour géoréférencer les images du drone. Les autres bonnes pratiques pour le placement des GCP incluent :

–        Répartissez-les sur toute la zone d'intérêt. Évitez de les regrouper ou de les superposer.

–        Placez certains GCP le long des bords et d'autres dans des zones élevées pour assurer une précision globale.

–        Placez les GCP sur des surfaces stables.

–        Ayez suffisamment de GCP (au moins 5 à 10 par kilomètre carré).

Collecte de données

Vérifications pré-vol

Préparez une liste de contrôle de tous les éléments dont vous avez besoin et utilisez-la pour vous préparer à chaque vol. Avant de voler, vous devez également vérifier les drones, les batteries, les charges utiles et les autres accessoires pour détecter tout dommage. Vérifiez si vous disposez de suffisamment de dispositifs de stockage, et si vous vous trouvez dans un endroit sans électricité, assurez-vous d'avoir suffisamment de batteries ou une station de recharge.

Effectuer des vols d'essai

Effectuez quelques vols d'essai pour vous assurer que les UAV fonctionnent correctement et déterminer s'ils nécessitent un étalonnage. Vous pouvez également collecter des données échantillon et les traiter sur place pour évaluer la résolution.

Acquisition de données

Une fois que tout est prêt, vous pouvez commencer à exécuter les plans de vol pour collecter les données. Pendant l'étude, observez les performances des UAV, en recherchant les changements de météo, de température et d'altitude et la manière dont ils y réagissent.

Vérifications post-vol

Examinez les données collectées et assurez-vous qu'elles sont suffisantes. Si possible, traitez-les sur place, évaluez le résultat et vérifiez l'absence de lacunes. Si vous collectez trop d'images, le traitement peut prendre des heures, mais des logiciels comme Metashape et Pix4D proposent une option de traitement à basse résolution qui sera terminée rapidement, offrant un aperçu rapide de la zone cartographiée. Vous voudriez éviter d'arriver au bureau et de réaliser que vous avez des lacunes et de devoir retourner sur le terrain pour les combler.

Traitement et analyse des données

Les données de drone sont brutes, manquent de structure et sont inutilisables en l'état. Pour en extraire quelque chose d'utile, vous devez les traiter.

Logiciels de traitement

Lors de la planification, vous sélectionnez le bon drone, la bonne charge utile et le bon logiciel afin de produire les livrables appropriés pour le projet en cours. Les meilleurs logiciels que vous pouvez utiliser pour traiter les données de drone incluent :

–        Pix4D – Idéal pour la création d'orthomosaïques, de maillages 3D et de nuages de points. Il prend en charge la personnalisation et dispose également d'une suite de plateformes basées sur le cloud qui accélèrent le traitement des données.

–        DroneDeploy—C'est un autre excellent logiciel de traitement qui dispose d'une suite complète d'outils pour le traitement des données de drone. DroneDeploy est également basé sur le cloud, ce qui accélère le logiciel de traitement et permet la collaboration et le reporting quasi en temps réel lorsqu'il collecte les données et les télécharge pour traitement.

–        AgiSoft Meta Shape – Fonctionne mieux pour la reconstruction de modèles 3D et est également excellent pour la production de nuages de points et d'orthomosaïques.

–        ArcGIS Drone2Map—Si vous souhaitez effectuer des analyses supplémentaires, Drone2Map est une bonne option. Il s'intègre aux outils Esri comme ArcGIS, vous permettant de produire des cartes d'occupation des sols, des MNT et des courbes de niveau.

–        DJI Terra—Ce logiciel est conçu pour les drones DJI. Il vous permet de planifier et d'exécuter rapidement des vols de drone et de visualiser les résultats. Si vous collectez des données LiDAR avec un drone DJI, DJI Terra est la meilleure option pour les reconstruire avant d'utiliser tout autre logiciel pour l'analyse.

–        LiDar360 – C'est un autre logiciel pour le traitement des données LiDAR.

–        GlobalMapper – C'est un autre logiciel que vous pouvez utiliser pour analyser les données de drone. La version Pro vous permet également de traiter les données LiDAR.

Techniques de traitement

Chaque logiciel a son propre processus, mais les résultats que vous obtenez sont presque similaires. Discutons donc de ce que vous devriez viser à produire à partir des données de drone.

–        Génération d'orthomosaïques – Cela implique l'assemblage des images pour produire une carte 2D. Cette carte peut ensuite être utilisée pour la planification, l'inspection de site ou la mise à jour de cartes topographiques.

–        Modèles Numériques d'Élévation (MNE)—Ceux-ci aident à fournir des informations sur le terrain et l'élévation de la zone d'intérêt, ce qui peut être utile dans la conception de constructions et l'urbanisme.

–        Génération de nuages de points – Cela implique la conversion de coordonnées 3D en nuages de points denses qui forment la forme des objets au sol. Ceux-ci sont utiles pour les mesures et les calculs volumétriques.

–        Modélisation 3D—Les drones peuvent aider à produire des modèles 3D détaillés, qui peuvent être utilisés comme jumeaux numériques ou intégrés au BIM.

Bonnes pratiques

Voici quelques actions que vous pouvez entreprendre pour tirer le meilleur parti de vos données.

–        Optimisez votre processus de cartographie pour assurer des chevauchements adéquats et pour garantir que toutes les zones sont couvertes.

–        Validez les données collectées et supprimez toute lacune, image déformée et toute image présentant des problèmes, car celles-ci affecteront le résultat global.

–        Investissez dans du matériel et des logiciels de haute qualité pour rationaliser le processus de collecte et de traitement des données.

–        Tirez parti de l'automatisation pour la rapidité et l'efficacité.

–        Après le traitement et l'analyse, adaptez les livrables aux besoins des parties prenantes. Des logiciels comme ArcGIS, GlobalMapper et QGIS sont bons pour la visualisation.

Conclusion

Beaucoup d'efforts sont nécessaires pour collecter des données de drone et les transformer en résultats utilisables, mais j'ai fait de mon mieux pour tout rassembler dans cet article. Vous devez investir dans le bon drone, le bon logiciel et les bonnes compétences. N'importe qui peut utiliser un logiciel, mais savoir quoi faire avec ce que vous obtenez est important. Donc, si vous n'êtes pas vous-même géomètre ou ingénieur, collaborez avec ces professionnels pour vous assurer que les données que vous collectez sont significatives et exploitables.