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Comment LiDAR fonctionne.

Découvrez les bases de UAV LiDAR

Comment fonctionne LiDAR? Quelle est cette technologie laser rendant la cartographie
possible par la végétation, dans des situations de faible contraste ou d'ombre.

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Détection et télémétrie de la lumière

La détection et la télémétrie de la lumière (LiDAR) est une technologie de télédétection à base de laser. L'idée derrière LiDAR est assez simple, pointez un petit laser à une surface et mesurez le temps qu'il faut au laser pour revenir à sa source.

Cette technologie est utilisée dans les systèmes d'information géographique (SIG) pour produire le modèle numérique d'élévation (DEM) ou le modèle numérique de terrain (DTM) pour les modèles de cartographie 3D.

LiDAR pour les drones correspond parfaitement à:

  • Petites zones à survoler (<10 sq. km or 100 linear) "">
  • Cartographie sous la végétation
  • Zones difficiles d'accès
  • Données nécessaires en temps quasi réel ou fréquemment
  • Plage de précision requise entre 2,5 et 10 cm

Principe de fonctionnement LiDAR

  • Emission d'une impulsion laser
  • Enregistrement du signal rétrodiffusé
  • Mesure de distance (temps de déplacement x vitesse de la lumière)
  • Récupération de la position et de l'altitude du plan
  • Calcul de la position d'écho précise

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Comment fonctionne LiDAR?


Vous avez peut-être déjà entendu parler de LiDAR, mais n'avez aucune idée de cette technologie? Vous apprendrez dans ce qui suit les principes de base derrière LiDAR. Vous découvrirez aussi quelques applications pour la cartographie laser 3D avec des véhicules aériens sans pilote (également connu sous le nom UAV, UAS ou drones).

Comprendre comment fonctionne LiDAR

La détection et la télémétrie de la lumière (LiDAR) est une technologie similaire à radar, en utilisant le laser au lieu d'ondes radio.
Le principe LiDAR est assez facile à comprendre:
1. émettre une impulsion laser sur une surface
2. attraper le laser réfléchi à la source d'impulsion LiDAR avec des capteurs
3. mesurer le temps parcouru par le laser
4. calcul de la distance de la source avec la formule "distance = (vitesse de la lumière x temps écoulé)/2

Ce processus est répété un million de fois par les instruments LiDAR et finit par produire une carte complexe de la zone étudiée: un nuage de points 3D.

Comprendre comment un système LiDAR est construit

L'équipement nécessaire pour mesurer un million de distances entre les capteurs et les points de surface est un système lidar. Cette technologie de pointe fonctionne très vite comme il est capable de calculer la distance entre les capteurs LiDAR et la cible (comme une vitesse de rappel de la lumière est de 300 000 kilomètres par seconde). Les systèmes LiDAR intègrent 3 composants principaux, qu'ils soient utilisés sur l'automobile, les avions ou les drones:


1. scanner laser
Les systèmes LiDAR Pulse une lumière laser à partir de divers systèmes mobiles (automobiles, avions, drones...) à travers l'air et la végétation (laser aérien) et même l'eau (laser bathymétrique). Le scanner reçoit le retour de la lumière (échos), mesure les distances et les angles. La vitesse de balayage influe sur le nombre de points et d'échos mesurés par un système LiDAR. Le choix de l'optique et le scanner influencent grandement la résolution et la gamme dans laquelle vous pouvez utiliser le système LiDAR.

2. systèmes de navigation et de positionnement
Que le capteur LiDAR soit monté sur un avion, une voiture ou un UAS (systèmes aériens sans pilote), il est crucial de déterminer la position et l'orientation absolues du capteur pour s'assurer que les données capturées sont des données utilisables. Les systèmes mondiaux de navigation par satellite (GNSS) fournissent des informations géographiques exactes concernant la position du capteur (Latitude, longitude, hauteur) et l'unité de mesure inertielle (IMU) définit à cet endroit l'orientation précise du capteur (tangage, roulis, lacet). Les données enregistrées par ces 2 appareils sont ensuite utilisées pour générer des données en points statiques: la base du nuage de points de cartographie 3D.



Qu'est-ce qu'un système LIDAR intégré pour Drone ?

3. technologie informatique
Afin de tirer le meilleur parti des données: le calcul est nécessaire pour que le système LiDAR fonctionne en définissant une position d'écho précise. Il est nécessaire pour la visualisation des données en vol ou le post-traitement des données ainsi pour augmenter la précision et la précision livrés dans le nuage de points de cartographie 3D.

Définition d'un ajustement entre les besoins de votre projet et les spécifications LiDAR

Scanner laser: quel est le niveau de précision, le niveau de précision, la densité de points, la portée, l'andainage qui correspondent à vos besoins de projet?

GNSS: la station de référence GNSS (terrestre) + récepteur GNSS (mobile) est-elle compatible avec le GNSS utilisé (GPS, GLONASS, BEiDOU ou Galileo)? Ai-je besoin d'une station au sol ou non?

Piles: les piles sont-elles internes ou externes? Quelle est l'autonomie requise pour couvrir la surface que vous voulez cartographier?

Montage: le système LiDAR peut-il être facilement monté sur la plate-forme aérienne (avion, drone) ou sur la plate-forme automobile (voiture) que vous utilisez?

DataFile: quel est le format du fichier de données généré?

Post-traitement des données: est-il facile d'utiliser les données et de fournir le meilleur nuage de points de cartographie 3D à votre client final? Classification, colorisation, génération de DTM, ORL? Que faire avec les données post-traitées?

Découvrez les applications UAV LiDAR

Utilitaires d'alimentation: enquête sur les lignes électriques pour détecter les problèmes d'affaissement des lignes ou pour planifier les activités de rognage

Mines et Carrières: calcul de surface/volume pour optimiser les opérations minières (stocks, excavation) ou décider de l'extension de la mine

Oil: sondage pipeline pour optimiser les opérations et la maintenance

Génie civil: cartographie pour aider à niveler, planifier et optimiser l'infrastructure (routes, chemins de fer, ponts, pipelines, terrains de golf) ou rénover après des catastrophes naturelles, enquête sur l'érosion de la plage pour construire un plan d'urgence

Archéologie: cartographie à travers le couvert forestier pour accélérer les découvertes

Exploitation forestière: cartographie des forêts pour optimiser les activités ou aider à compter les arbres

Recherche environnementale: mesure de la vitesse de croissance, propagation des maladies