CHC Navigation LiDAR aéroporté pour les levés routiers Amélioration de la productivité et de l'efficacité

La topographie routière est un élément clé du développement et de l'entretien des infrastructures. Alors que la gestion des routes devient de plus en plus numérisée, les méthodes traditionnelles d'arpentage sont confrontées à de nombreux défis en termes d'efficacité, de précision et de sécurité. L'augmentation significative de la densité et de l'actualité des données exige des solutions avancées. Les levés LiDAR aéroportés à haute résolution répondent à ces besoins en fournissant des données détaillées et précises pour l'extraction des actifs, la planification de l'entretien et la mise à jour des bases de données au fur et à mesure de l'évolution de l'infrastructure routière.

• Extraction des actifs: Des données précises sont essentielles pour identifier et cataloguer les actifs tels que les panneaux, les barrières et les poteaux électriques le long des routes. Selon une étude de l'American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), une gestion précise des actifs peut réduire les coûts d'entretien de 20 % par an.

• Maintenance préventive: Des informations précises et actualisées permettent de planifier et d'exécuter des activités d'entretien afin de prévenir la détérioration des infrastructures. La Federal Highway Administration (FHWA) indique que l'entretien préventif peut prolonger la durée de vie des infrastructures routières de 25 à 30 %.

• Maintenance de la base de données: Des mises à jour régulières garantissent que la base de données des actifs reflète les conditions actuelles, évitant ainsi l'obsolescence des données qui peut entraîner des inefficacités et une augmentation des coûts. Une étude de Geospatial World indique que 15 à 25 % des données SIG deviennent obsolètes chaque année en l'absence de mises à jour régulières, ce qui entraîne des erreurs potentielles et une augmentation des coûts opérationnels.

Un drone BB4 de CHCNAV décolle

Dans cette lettre d'information, nous explorons comment un écosystème LiDAR aéroporté complet peut accélérer le processus d'arpentage routier et nous examinons les étapes nécessaires à la réalisation efficace de ces arpentages.

Quel est le rôle des géomètres dans les projets routiers ?

L'arpentage pour les projets routiers comprend des tâches nécessaires à la réussite et à la sécurité de la construction et de l'entretien des routes. Les géomètres cartographient avec précision le terrain, génèrent des coupes transversales et des profils longitudinaux, et estiment les volumes de travaux de terrassement. Les méthodes traditionnelles, bien qu'efficaces jusqu'à un certain point, sont souvent insuffisantes en termes d'efficacité opérationnelle.

L'enquête préliminaire est la première phase de l'arpentage de la construction routière, conçue pour recueillir des données en vue de la planification et de la prise de décision.

• Identification des limites du projet: Établir l'étendue du projet et délimiter la zone qui fera l'objet d'une étude détaillée.
• Évaluation des réseaux routiers existants: Évaluation de l'infrastructure routière actuelle, le cas échéant.
• Évaluation du terrain et des caractéristiques géographiques: Comprendre le paysage, y compris l'altitude, la topographie et les caractéristiques naturelles.
• Collecte des données initiales: Collecte d'informations préliminaires pour estimer les coûts et les délais du projet, ce qui facilite les études de faisabilité et les premières décisions.

Au cours de cette phase, les géomètres établissent une ligne transversale le long de l'itinéraire proposé, mesurent les distances et établissent des points de contrôle. Ils effectuent également des levés topographiques afin de recueillir des données sur l'altitude et d'identifier les obstacles potentiels ou les problèmes environnementaux.

Après l'étude préliminaire et la conception du projet, une étude de localisation est réalisée pour préparer la construction proprement dite.

• Établissement de la ligne centrale finale: Transférer l'alignement planifié sur le terrain en établissant une ligne centrale précise le long de l'itinéraire.
• Collecte de données détaillées: Collecte d'informations complètes sur le terrain, la composition du sol, les infrastructures existantes et les facteurs environnementaux. Cela comprend des travaux de nivellement pour déterminer les élévations, des études de drainage, des études de sol et des évaluations de la disponibilité des matériaux.
• Affiner la conception: Utilisation des données recueillies pour finaliser la conception de la route, y compris les alignements horizontaux et verticaux, les coupes transversales et les plans de drainage. Cette phase permet de s'assurer que tous les éléments de la conception s'alignent sur les conditions réelles du site, minimisant ainsi les divergences au cours de la construction.

Quels sont les défis posés par les techniques d'arpentage conventionnelles dans les projets de construction routière ?

Les méthodes actuelles de levé routier, y compris le levé manuel et la photogrammétrie aérienne, sont confrontées à plusieurs défis qui peuvent affecter l'efficacité, la précision et la sécurité.

Lesméthodes de levé au sol utilisent des récepteurs GNSS RTK, des stations totales et d'autres équipements pour mesurer les coordonnées spatiales d'objets physiques. Bien que précises, ces méthodes demandent beaucoup de travail et de temps en raison de certains problèmes particuliers :

• Charge de travail importante: L'arpentage manuel nécessite beaucoup de main-d'œuvre et de temps, en particulier pour les projets de grande envergure. Les géomètres doivent mesurer physiquement de nombreux points, ce qui peut ralentir le calendrier global du projet.
• Efficacité réduite: La nécessité d'installer manuellement l'équipement, de prendre des mesures et d'enregistrer les données réduit l'efficacité opérationnelle et est sujette à l'erreur humaine, ce qui peut affecter la précision des données.
• Risque opérationnel: les géomètres travaillent souvent dans des conditions dangereuses, par exemple sur des routes très fréquentées ou des terrains accidentés, ce qui augmente le risque d'accidents et de blessures au cours du processus d'enquête.

Laphotogrammétrie aérienne consiste à prendre des photos en continu à partir d'un avion afin de créer des cartes et des modèles 3D de la zone étudiée. Bien que cette méthode permette de couvrir rapidement de vastes zones, elle présente plusieurs limites :

• Nécessité de points de contrôle: Pour garantir la précision, la photogrammétrie aérienne nécessite de nombreux points de contrôle au sol. La mise en place de ces points de contrôle demande beaucoup de travail et peut constituer un défi logistique, en particulier dans les régions éloignées ou difficiles d'accès.
• Un post-traitement intensif: Les données brutes recueillies par imagerie aérienne doivent être traitées et analysées, ce qui prend du temps et nécessite des logiciels et des compétences spécialisés.
• Limites environnementales: Les conditions météorologiques et l'éclairage peuvent affecter de manière significative la qualité des images aériennes. Une mauvaise visibilité, la couverture nuageuse et les ombres peuvent obscurcir les détails et réduire la précision des données obtenues.

Zone de construction capturée par le système AA10 de la CHCNAV

Comment la technologie LiDAR aéroportée peut-elle transformer les levés routiers ?

La technologie LiDAR transforme les levés routiers en surmontant les limites des méthodes traditionnelles et en introduisant des capacités avancées qui améliorent considérablement l'efficacité, la précision et la sécurité.

• Efficacité accrue: Les véhicules aériens sans pilote (UAV) équipés de LiDAR capturent des millions de points de données précis par seconde, créant ainsi des modèles 3D détaillés des corridors routiers. Cette capacité surpasse largement les techniques traditionnelles d'arpentage, ce qui permet de couvrir rapidement de vastes zones et de longs projets linéaires avec moins de personnel. L'utilisation de drones réduit le temps et les coûts de main-d'œuvre associés aux levés au sol, ce qui permet aux géomètres d'achever les projets plus efficacement.

Nuages de points routiers acquis à partir du LiDAR de CHCNAV

• Des données enrichies: Le LiDAR fournit des données à haute résolution qui permettent de prendre des décisions plus éclairées. En générant des modèles 3D très précis, le LiDAR permet une modélisation précise du terrain, la génération de sections transversales et le calcul des volumes. L'ensemble des données enrichies est précieux pour la planification et la conception des infrastructures routières, car il fournit des informations détaillées sur la topographie et les conditions existantes de la zone étudiée. Les données LiDAR sont généralement précises à quelques centimètres près, ce qui les rend idéales pour les études d'ingénierie où la précision est indispensable.

• Pénétration de la végétation - L'une des caractéristiques exceptionnelles de la technologie LiDAR est sa capacité à pénétrer la végétation. La photogrammétrie traditionnelle peut être gênée par un feuillage dense, ce qui rend difficile l'obtention de données précises sur la topographie du sol. Le LiDAR, en revanche, utilise des impulsions laser capables de pénétrer la canopée, d'atteindre le sol et de renvoyer des données d'élévation détaillées. Les géomètres peuvent donc mesurer des nuages de points denses, même dans des zones fortement boisées, ce qui permet d'obtenir une image claire de la topographie du sol sous la végétation.

Nuage de points au sol à haute densité sous une végétation dense

• Amélioration de la sécurité: La technologie LiDAR améliore la sécurité des géomètres en réduisant la nécessité d'une présence humaine dans les zones dangereuses. La topographie traditionnelle exige souvent que le personnel travaille à proximité de la circulation, sur un terrain instable ou dans d'autres environnements dangereux. En utilisant des drones équipés de LiDAR, les géomètres peuvent effectuer des relevés détaillés à une distance sûre, ce qui réduit le risque d'accidents et de blessures.

Principales caractéristiques techniques et capacités d'un système LiDAR aéroporté

Les systèmes LiDAR utilisés pour les levés routiers présentent plusieurs caractéristiques avancées qui améliorent leurs performances, notamment

• Fréquence d'impulsion élevée: Les systèmes LiDAR haut de gamme peuvent émettre jusqu'à 2 millions d'impulsions laser par seconde, capturant des nuages de points denses avec une résolution spatiale élevée pour la collecte de données détaillées sur de vastes zones.
• Retours multiples: Les capteurs LiDAR peuvent détecter plusieurs retours d'une seule impulsion laser, ce qui leur permet de capturer des données à différents niveaux du couvert végétal ainsi qu'à la surface du sol, et de créer des modèles numériques de terrain (MNT) précis.
• Longue portée: Les systèmes LiDAR avancés ont une portée allant jusqu'à 1800 mètres et peuvent fonctionner à des altitudes allant jusqu'à 700 mètres, ce qui les rend idéaux pour la cartographie des corridors et d'autres projets d'étude à grande échelle.
• Corrections cinématiques en temps réel (RTK) et post-traitement (PPK): Ces technologies améliorent la précision de positionnement des données UAV et LiDAR, garantissant que les données collectées sont précises au centimètre près. La technologie RTK permet d'effectuer des corrections en temps réel pendant la collecte des données, tandis que la technologie PPK permet de corriger les données après le vol.

Informations sur les sols clairs acquises par le LiDAR de la CHCNAV

Étapes du levé routier LiDAR aéroporté

Le processus de mesure LiDAR comprend plusieurs étapes, de la planification initiale du vol au traitement final des données. Un écosystème robuste peut rationaliser ce processus et fournir des informations exploitables pour les projets routiers.

1) Planification des vols

La planification des vols est la première étape du processus de levé routier LiDAR et garantit l'efficacité et la précision de la collecte des données.

• Des applications logicielles telles que SmartGo de la CHCNAV ou DJI Pilot 2 guident le drone le long d'une trajectoire de vol soigneusement planifiée. La conception de la trajectoire de vol a un impact significatif sur la performance de la collecte de données. Les ingénieurs planifient l'itinéraire à l'aide d'un logiciel qui tient compte du champ de vision du LiDAR, de la distance de balayage et de la densité souhaitée du nuage de points. Les facteurs environnementaux, tels qu'une végétation dense, peuvent nécessiter des balayages supplémentaires pour garantir la collecte d'un nombre suffisant d'informations sur le nuage de points au sol.
• Correction GNSS: La précision des résultats de la numérisation dépend de la précision du LiDAR, du positionnement du drone et du traitement des données. Les corrections cinématiques en temps réel (RTK) ou les corrections cinématiques après traitement (PPK) peuvent grandement améliorer la précision du positionnement. Pour les projets nécessitant une grande précision, l'utilisation de l'iBase de CHCNAV pour fournir une connectivité RTK ou l'utilisation de PPK garantit la précision du positionnement.

iBase de CHCNAV

• Points de contrôle au sol (GCP): Les corrections GNSS permettent au LiDAR haute performance de répondre à la plupart des exigences de précision. Pour les exigences de précision plus élevées, le fait de placer des GCP dans la zone de balayage minimise les erreurs de traitement des données. Dans les zones de mesure des routes, le placement de GCP à des endroits prédéterminés permet d'obtenir une précision optimale. Par exemple, le LiDAR AU20 de CHCNAV peut atteindre une précision RMSE de 2 cm avec une opération bien conçue.

2. Collecte de données 3D:

Lors de la phase de collecte des données, des systèmes LiDAR avancés sont utilisés pour capturer des informations détaillées sur la route et ses environs.

• L'utilisation d'un système LiDAR haut de gamme, tel que l'AlphaAir 15 (AA15) de CHCNAV, permet de capturer des données 3D à haute densité. Il offre 16 retours par impulsion laser à travers 7 zones multi-périodes pour une pénétration robuste de la végétation, 2 millions d'impulsions par seconde à 600 lignes par seconde pour des nuages de points denses sur de grandes zones, et une portée maximale de 1800 mètres avec une altitude de fonctionnement de 700 mètres, ce qui le rend idéal pour la cartographie des couloirs d'infrastructure.
• La surveillance en temps réel permet d'identifier et d'atténuer les problèmes potentiels tels que les pertes de connexion RTK ou les interférences inattendues. Une approche adaptative garantit la meilleure qualité de collecte des données, en s'assurant qu'aucun détail n'est oublié.

3. Traitement des données

Le traitement des données transforme les données LiDAR brutes en informations exploitables. Les logiciels CoPre et CoProcess de CHCNAV rationalisent ce processus grâce à des flux de travail hautement automatisés.

• Traitement automatisé des données: Le logiciel CoPre permet de traiter les données brutes en un seul clic et de générer automatiquement des nuages de points et des orthophotos sans intervention manuelle.
• Amélioration de la précision: La précision des données des nuages de points peut être améliorée dans CoPre en important des points de contrôle pour réduire les erreurs absolues. Les points de contrôle permettent également de vérifier la précision des nuages de points, et des rapports de précision peuvent être générés.

L'épaisseur du nuage de points est de 0,0353 mètre.

• Traitement avancé des nuages de points: Le logiciel CoProcess2.0 fournit des outils pour le filtrage automatique des points au sol, la génération de modèles numériques d'élévation (MNE) et l'extraction de coupes transversales afin d'accélérer la production de documents d'arpentage. Contrairement à la topographie traditionnelle, les nuages de points LiDAR fournissent des détails plus riches sur le terrain, ce qui permet au logiciel CoProcess de générer automatiquement des coupes transversales à partir des nuages de points traités. Des options d'édition manuelle sont disponibles pour les terrains spéciaux, tels que les fossés en bordure de route, et les sections peuvent être exportées vers des formats de conception ou des dessins CAO pour une utilisation immédiate.
• Fonctions spécialisées pour les levés routiers: CoProcess comprend un module routier divisé en deux parties : l'analyse de l'itinéraire et le levé de l'itinéraire. L'analyse des routes comprend le calcul du chaînage, le calcul des courbes horizontales et la conversion des lignes vectorielles en piquets. Les fonctions de levé routier comprennent la génération de sections transversales, l'édition et l'affichage de sections, et l'édition de lignes vectorielles.
• Extraction des caractéristiques de la route: Pour les projets d'amélioration des routes existantes, l'extraction précise des caractéristiques de la route augmente l'efficacité des efforts de conception ultérieurs. Le module intelligent d'extraction de caractéristiques de CoProcess utilise l'IA pour suivre et extraire les lignes de voies en pointillés et pleines avec les paramètres de largeur et de type de ligne avec une précision de plus de 90%.

Extraction hautement automatisée des caractéristiques de la route

La technologie LiDAR aéroportée au service du développement des infrastructures routières

L'intégration de la technologie LiDAR dans les opérations de levés routiers représente une avancée significative dans la planification et le développement des infrastructures routières. Basés sur des technologies LiDAR, GNSS et IMU avancées, ces systèmes rentables offrent une précision et une efficacité qui étaient auparavant hors de portée pour de nombreux géomètres et ingénieurs.

La technologie LiDAR modifie la façon dont les géomètres abordent les projets d'infrastructure à grande échelle. Les capacités de capture de données 3D à haute densité de systèmes tels que l'AlphaAir 15 (AA15) permettent une cartographie complète de réseaux routiers étendus en une fraction du temps requis par les méthodes traditionnelles. Ceci est particulièrement bénéfique pour les projets linéaires de longue durée, tels que les autoroutes et les routes principales, pour lesquels les levés traditionnels seraient prohibitifs en termes de temps et d'argent.

CHCNAV AA15 LiDAR

Les solutions LiDAR de CHCNAV, y compris l'AlphaAir 15 et les logiciels avancés tels que CoPre et CoProcess2.0, offrent une approche complète et efficace de l'arpentage routier. En fournissant des données de haute résolution, en améliorant la sécurité et en augmentant l'efficacité, ces technologies permettent aux professionnels de l'ingénierie géospatiale et civile de répondre efficacement aux exigences des infrastructures d'aujourd'hui. L'utilisation de la technologie LiDAR garantit que les projets de levés routiers sont menés selon les normes de précision et de sécurité les plus élevées, ouvrant ainsi la voie à un développement plus intelligent et plus durable des infrastructures.

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À propos de CHC Navigation

CHC Navigation (CHCNAV) développe des solutions avancées de cartographie, de navigation et de positionnement conçues pour accroître la productivité et l'efficacité. Au service d'industries telles que le géospatial, l'agriculture, la construction et l'autonomie, CHCNAV fournit des technologies innovantes qui permettent aux professionnels de se prendre en charge et de faire progresser l'industrie. Avec une présence mondiale dans plus de 130 pays et une équipe de plus de 1 900 professionnels, CHC Navigation est reconnue comme un leader dans l'industrie géospatiale et au-delà.Pour plus d'informations sur CHC Navigation [Huace:300627.SZ], veuillez consulter le site : www.chcnav.com.