AlphaUni LiDAR: Villes Digitales 3D

2021-07-09

MODELES 3D POUR LES PROJETS DIGITAL TWINS

Depuis son apparition il y a plus de dix ans, la technologie des jumeaux numériques est devenue un système technique complexe et complet qui soutient la construction de nouvelles villes intelligentes. C'est également un modèle avancé pour l'innovation continue du développement urbain intelligent et une forme future de modernisation du monde "virtuel et réel" combiné.

La création de la ville jumelle numérique s'appuie sur des outils topographiques de haute technicité capables de fournir des jeux de données complets, multidimensionnels, à grande échelle et à haute résolution. En tant que modèle virtuel, une ville numérique fournit des données superposées sur les bâtiments, l'infrastructure urbaine, les services publics, les entreprises et la circulation des personnes et des véhicules. En fournissant ces informations, les jumeaux numériques permettent le développement et la modernisation des villes intelligentes.

Les méthodes traditionnelles de collecte et de représentation des données spatiales en 2D, telles que les cartes et les images, ne suffisent plus. Une mise à niveau complète des outils de levés traditionnels est nécessaire pour passer à la modélisation en 3D.  Les modèles 3D dérivés ont en effet une grande capacité à être fusionnés et corrélés avec des données spatiales sociales ou économiques issues de l'IoT et du Big Data. Aujourd'hui, il existe une très forte demande de solutions intégrées, permettant de capturer des données géospatiales 3D complètes, avec une grande précision et dans un délai court.

Figure 1 : Projet d'inspection de la ville, données saisies par AlphaUni.

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CAPTURE DE NUAGES DE POINTS 3D DANS LES VILLES

Pour illustrer un projet typique de ville numérique, CHC Navigation a effectué une démonstration de validation de concept dans le district de Jinshan à Shanghai, en Chine. La superficie totale du district de Jinshan est d'environ 600 km2. Cette zone présente des caractéristiques de terrain riches et des éléments typiques des grandes villes modernes, tels que des immeubles de grande hauteur, des lignes électriques, des rivières et de la végétation.

La capture de données géospatiales 3D à partir d'un système Lidar à plateforme unique peut laisser certaines zones vides dans les données du nuage de points. La solution Lidar AlphaUni 900, avec sa capacité multiplateforme, peut facilement capturer des données complètes à partir d'un drone, d'une voiture, d'un sac à dos ou d'un bateau, et peut produire une image 3D sophistiquée. Le système Lidar AlphaUni 900 intègre de manière transparente des bâtiments réels, fournit une cartographie extérieure et change radicalement la façon dont les données 3D de haute précision sont collectées.

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COMMENT RESOUDRE LES DEFIS DE LA NUMERISATION LASER 3D DANS UN ENVIRONNEMENT URBAIN ?

#1. Utilisation du LIDAR terrestre avec une plateforme mobile polyvalente 

L'Alpha 3D offre aux professionnels du géospatial une solution de cartographie mobile haute performance, indépendante du véhicule, pour la capture de données de masse dans des environnements en constante évolution. Quelle que soit l'application, le système de cartographie mobile Alpha3D augmente considérablement le retour sur investissement en effectuant le travail plus rapidement et avec plus de précision. L'Alpha3D associe un scanner laser précis, longue portée et ultra rapide, une caméra panoramique HDR haute résolution, un récepteur GNSS avancé et un IMU haute précision, le tout dans un design léger, compact et robuste. Toutes ces caractéristiques font de l'Alpha3D l'un des systèmes de cartographie mobile les plus innovants du marché actuel.

Figure 2 : Alpha 3D avec Alpha Uni 900 installé sur la voiture pour l'inspection en ville.

L'ALPHA UNI 900 est un système LiDAR haut de gamme et multi-plateforme qui a été conçu et amélioré par CHCNAV avec de nombreuses années d'expérience dans l'acquisition de données 3D. AlphaUni 900 est un système entièrement intégré comprenant un scanner laser de haute précision doté de la technologie unique Waveform-LiDAR de Riegl et un système de navigation inertielle de haute précision, prêt pour des missions de levés aériens et terrestres exigeantes, nécessitant la plus haute qualité de données. Sa conception unique lui permet d'être monté sur un sac à dos pour le levé laser des rues étroites.

Figure 3 : AlphaUni 900 sur le sac à dos pour les levés dans les rues étroites.

Figure 4 : Nuage de points provenant de l'installation du sac à dos Alpha Uni.

#2. Compléter le scanning 3D avec une plateforme aérienne pour acquérir des données dans des zones difficiles d'accès

La limitation de la capture des données avec un système LiDAR à classique peut laisser certaines zones vides dans les données du nuage de points. Monté sur un drone aérien, l'AlphaUni 900 peut capturer des données complètes depuis une perspective aérienne.

Le BB4 est un drone aérien haut de gamme résultant d'une alliance entre les deux leaders de l'industrie dans leurs segments respectifs. Sa conception scientifique et sa technologie hautement intégrée proviennent de CHCNAV - un fabricant mondial spécialisé dans les technologies de mesure géospatiale - et son système de contrôle de vol entièrement automatisé de DJI, le pionnier de la fabrication de drones commerciaux. 

Figure 5 : Plate-forme de drones BB4 combinée à l'Alpha Uni 900.

Figure 6 : La plateforme de drone BB4 avec Alpha Uni 900 peut voler pendant plus de 40 minutes.

Figure 7 : Données de balayage de la plate-forme aérienne capturées par AlphaUni.

#3. Finaliser la modélisation 3D en combinant le scanning des berges en surface et les données bathymétriques sous-marines

L'USV APACHE 6 est une solution intégrée innovante capable de combiner des relevés bathymétriques 3D à haute résolution et d'acquérir simultanément des données de scanning des berges.  Équipé d'un sondeur multifaisceaux Norbit et de l'AlphaUni 900, l'APACHE6 scanne les rivières, les canaux et les ports d'une ville en un seul passage, ce qui permet d'obtenir une grande cohérence des données et un gain de temps considérable.

Propulsé par un système à double hélice haute performance offrant une vitesse de croisière automatique stable allant jusqu'à 2,5 m/s, l'USV APACHE6 améliore l'efficacité du travail et produit des données haute résolution afin de répondre systématiquement aux exigences des projets de modélisation de villes en 3D les plus pointus.

Figure 8 : Apache6 USV combiné à AlphaUni 900.

Figure 9 :Nuage de points de l'USV à partir du canal.

PRECISION DES RELEVES LIDAR 3D MULTIPLATEFORMES

Précision des données finales après intégration des données de nuages de points de plusieurs plateformes:

Toutes les données peuvent être publiées ensemble sur le service Cloud via CHC Orbit Publisher

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CONCLUSION

Au cours du projet, l'AlphaUni 900 de CHCNAV a intégré les bâtiments de la ville dans les ensembles de données et a fourni des images 3D et des nuages de points sophistiqués à partir d'environnements aériens, terrestres et marins. La couverture étendue des modèles 3D dérivés a une grande capacité à être fusionnée et corrélée avec des données spatiales sociales, économiques et d'infrastructure.

La capacité de haute précision et la conception multiplateforme de l'AlphaUni 900 de CHCNAV offrent une solution innovante aux problèmes d'acquisition de données géospatiales 3D nécessaires au développement des villes intelligentes.

Le système LiDAR AlphaUni 900 innove la façon dont nous faisons la cartographie.

Quelle que soit l'application, le système de cartographie mobile Alpha3D augmente considérablement votre retour sur investissement en réalisant les levés plus rapidement et avec plus de précision.

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