AlphaUni LiDAR : Des villes intelligentes en 3D

Modèles 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. Il s'agit également d'un modèle avancé pour l'innovation continue du développement urbain intelligent et d'une forme future de modernisation du monde combiné "virtuel et réel".

La création de la ville jumelle numérique s'appuie sur des outils topographiques de haut niveau capables de fournir des ensembles 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, les infrastructures urbaines, 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 sont plus suffisantes, et une mise à niveau complète des outils d'arpentage 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'IdO et du Big Data. Aujourd'hui, il existe une très forte demande pour des solutions intégrées, permettant la capture de données géospatiales 3D complètes, avec une grande précision et dans un délai court.

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

Capturer des nuages de points en 3D dans les villes

Pour illustrer un projet typique de ville numérique, CHC Navigation a réalisé une démonstration de faisabilité 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 caractéristiques typiques des grandes villes modernes, telles 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 plate-forme unique peut laisser des 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 manière dont les données 3D de haute précision sont collectées.

Comment relever les défis de la numérisation laser 3D en milieu urbain ?

#1. Utiliser le LiDAR terrestre avec une plateforme mobile polyvalente

L'Alpha3D fournit aux professionnels de la géospatiale une solution de cartographie mobile performante et indépendante des véhicules pour capturer des données de masse en 3D dans des environnements urbains en constante évolution. Quelle que soit l'application, le système de cartographie mobile Alpha3D augmente considérablement le retour sur investissement en réalisant le travail plus rapidement et avec plus de précision. L'Alpha3D combine un scanner laser précis, à longue portée et à très haute vitesse, une caméra panoramique HDR à haute résolution, un récepteur GNSS avancé et un IMU de 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 de la ville.

L'AlphaUni 900 est un système LiDAR multiplateforme haut de gamme qui a été conçu et amélioré par CHCNAV avec de nombreuses années d'expérience dans l'acquisition de données 3D. L'AlphaUni 900 est un système entièrement intégré avec des scanners laser de haute précision et à longue portée dotés de la technologie Waveform-Lidar unique de Riegl et d'un système de navigation inertielle de haute précision, prêt pour les missions d'arpentage nécessitant des données de la plus haute qualité en l'air et au sol. Sa conception unique lui permet d'être monté sur un sac à dos pour le balayage des rues étroites.

Figure 3. AlphaUni 900 sur un sac à dos pour l'étude des rues étroites.

Figure 4. Nuage de points à partir de la configuration du sac à dos Alpha Uni

#2. Étendre le balayage 3D à l'aide d'une plateforme aéroportée pour acquérir des données dans des zones difficiles d'accès

Les limites de la capture de données avec un système LiDAR à plateforme unique peuvent laisser des zones vides dans les données du nuage de points. Monté sur un drone aérien, l'AlphaUni 900 peut capturer des données complètes à partir d'une perspective aérienne.

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

Figure 5. Plate-forme de drone 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. Plate-forme aérienne scannant les données capturées par l'AlphaUni.

#3. Finaliser la modélisation 3D en combinant le balayage des berges au-dessus de l'eau et les données bathymétriques sous-marines.

L'USV APACHE 6 est une solution intégrée innovante capable de combiner des levés bathymétriques 3D à haute résolution et d'acquérir simultanément des données de balayage de la berge. 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 des données très cohérentes et de gagner un 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 de haute résolution afin de répondre aux exigences des projets de modélisation urbaine en 3D les plus exigeants.

Figure 8. Apache6 USV combiné à AlphaUni.

Figure 9. Nuage de points d'Apache6 USV dans le canal d'eau.

Précision des levés LiDAR 3D multi-plateformes

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

Toutes les données peuvent être publiées ensemble sur un service Internet en nuage en utilisant l'éditeur CHCNAV Orbit.

Conclusion de l'étude

Au cours du projet, l'AlphaUni 900 de la CHCNAV a intégré de manière transparente 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 aquatiques. La couverture étendue des modèles 3D dérivés a une grande capacité à être fusionnée et corrélée avec les données spatiales sociales, économiques et d'infrastructure.

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

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

Quelle que soit l'application, les solutions de CHCNAV pour la cartographie mobile peuvent augmenter de manière significative votre retour sur investissement en réalisant le travail plus rapidement et avec plus de précision.

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À propos de CHCNAV

CHC Navigation (CHCNAV) crée des solutions innovantes de navigation et de positionnement GNSS pour rendre le travail des clients plus efficace. Les produits et solutions de CHCNAV couvrent de nombreux secteurs tels que le géospatial, la construction, l'agriculture et la marine. Avec une présence dans le monde entier, des distributeurs dans plus de 120 pays et plus de 1 500 employés, CHC Navigation est aujourd'hui reconnue comme l'une des entreprises à la croissance la plus rapide dans le domaine des technologies géomatiques.