La Lasergrammétrie
La lasergrammétrie est une technique nouvelle. Plusieurs noms lui sont actuellement donnés :
- lasergrammétrie ; terme le plus utilisé pour les applications terrestres,
- relevé laser-scanner ; terme courant pour les relevés aéroportés et terrestres,
- relevé haute densité ; terme introduit par Leica Geosystems,
- bombardement laser ; terme très utilisé en Suisse et en Belgique,
- laserométrie ; terme parfois utilisé dans le domaine industriel,
Les grands principes de la lasergrammétrie
Les relevés laser-scanner sont comparables à des photographies en 3D de
l'objet mesuré. Chaque point scanné sur le terrain est immédiatement connu
en coordonnées X, Y, Z.
Du point de vue du géomètre, on note un changement de philosophie par rapport à la topographie classique : on ne relève pas les points caractéristiques de l'objet mais on mesure l'objet dans sa globalité.
La précision de tel système est illustrée par l'écart-type sur chaque point mesuré. Cependant, la précision du résultat modélisé peut être meilleure que la précision des données brutes et cela grâce à la très haute densité de l'information.
Cette technologie est intérressante à partir du moment où l'on recherche une haute résolution d'informations.
Définition d'un système laser-scanner 3D
Pour l'utilisateur, un système laser-scanner 3D est un instrument qui mesure des points 3D (XYZ) sur une zone d'un objet :
- de manière automatique et systématique,
- à une cadence de relevé importante (des centaines ou des milliers de points par seconde),
- qui permet l'obtention des coordonnées 3D en temps réel.
Un scanner peut éventuellement donner en plus et pour chaque point :
- une valeur fonction de la réflectivité de l'objet.
- des valeurs RVB obtenues via une caméra numérique.
Les laser-scanners 3D peuvent être utilisés :
- En position fixe (contrôle qualité en industrie).
- En position mobile (scanner terrestre utilisé en topographie).
- Aéroporté avec système de navigation embarqué.
Définition d'après :
3D SCANNING INSTRUMENTS
Wolfgang BOEHLER, Andreas MARBS
i3mainz, Institute for Spatial Information and Surveying Technology, FH Mainz, University of Applied Sciences,
Les facteurs importants d'un système laser-scanner
- Les logiciels associés pour le post-traitement.
- La précision du système (exprimée en général par l'écart type sur chaque point).
- La taille du spot laser en fonction de la distance.
- La portée de l'instrument : distance la plus courte et distance la plus longue.
- La vitesse de scan (exprimée en points / seconde, de 1,000 à 500,000 suivant les systèmes).
- Le champ angulaire.
- L'environnement de travail (température, humidité, radioactivité ... )
- Facilité d'utilisation (au regard du poids par exemple).
- La solution d'alimentation électrique.
- Le danger du système laser pour les yeux (certains systèmes nécessitent un balisage du chantier lors des mesures).
- Le constructeur.
Le système Leica ScanStation 2
TPLM-3D est équipé du système ScanStation 2 de Leica Geosystems.
Le système est constitué d'un distancemètre laser sans réflecteur (mesure par temps de propagation d'un pulse laser), d'un miroir rotatif vertical déviant le faisceau laser dans l'espace (270°). Le corps du scanner est monté sur un encodeur horizontal qui gère la rotation horizontale (360°). La princiaple innovation par rapport aux systèmes précédents est une cadence de saisie très élevée (jusqu'à 50 000 points / seconde) et l'intégration d'un compensateur bi-axial qui ouvre de nouveaux horizons de précision sur des chantiers de grande étendue.
D'une grande portée (jusqu'à 300 m à 90% de réflectivité et 150 m à 18% de réflectivité), le système laser-scanner ScanStation2 permet de relever rapidement des millions de points (6 min pour 1 million de points), sans aucun contact avec l'objet.
Le laser-scanner ScanStation2 permet de scanner sur 360° en horizontal et 270° en vertical.
Les caractéristiques principales du relevé laser-scanner haute densité sont :
- l'acquisition directe de données tridimensionnelles sur le terrain,
- la très haute densité d'informations (jusqu'à un point tous les 2mm sur l'objet mesuré),
- la précision des mesures (5mm à 50m, 12mm à 150m sur chacun des points) .
- le relevé de détails inaccessibles en toute sécurité
Les nuages de points sont exploitables le jour-même avec le client sur le terrain (contrôles de distances, surfaces, angles, volumes par exemple).
Le système Leica HDS 6100
TPLM-3D a investi dans cette nouvelle génération de scanner pour
effectuer des relevés où la disponibilité du chantier
-ou fenêtre d'intervention- était très réduite
(arrêts programmés par ex.).
Contrairement au système ScanStation2, ce système est basé sur la mesure du déphasage entre l'onde laser émise et l'onde réfléchie. Un cylindre horizontal en rotation permanente dévie le faisceau dans le plan vertical, le corps de l'appareil opérant une rotation dans le plan horizontal. Ses portées minimale et maximale sont respectivement d'1 m et 79 m.
Le champ de prise de vue du HDS6100 est de 360° en horizontal et 310° en vertical (ce qui est supérieur à celui de la ScanStation2).
Le système HDS6100 est en outre parfaitement adapté aux relevés en milieu nucléaire , car de classe IP 50 et il peut être vinylé très facilement. Son encombrement est en outre très réduit.
Les caractéristiques principales du relevé laser-scanner avec ce système sont :
- la rapidité d'aquisition des données jusqu'à 500,000 points / seconde
- la densité d'informations est de l'ordre d'un point tous les 5 mm
- l'acquisition directe de données tridimensionnelles sur le terrain
- la précision des mesures (6mm à 25m, 10mm à 50m sur chacun des points) .
Le post-traitement des données laser-scanner
L’extraction, avec des logiciels spécifiques, des surfaces, arêtes, volumes, lignes et points nous permet par la suite de modéliser les objets en 3 dimensions. L’extraction de données 2D est toujours possible (coupes, vues en plan).
L’ensemble de ces plans et modèles sont délivrés aux formats informatiques de CAO/DAO usuels.
