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Choisir le drone idéal pour la cartographie LiDAR

19 décembre 2019

L'une des premières décisions que vous devrez prendre lorsque vous choisirez un drone [ou véhicule aérien sans pilote (UAV), également connu sous le nom de petits systèmes d'aéronefs sans pilote (SSAU)] pour la cartographie LiDAR est la taille et la configuration du rotor/des ailes.

Tous les autres choix à faire seront influencés par cela et auront un impact direct sur les résultats que vous pouvez espérer obtenir de vos relevés topographiques. Pour commencer, voici quelques facteurs clés à prendre en considération.

 

Facteurs clés de votre plan d'étude aérienne LiDAR

 

  • Forme de la zone typique à arpenter : plate, rocheuse, vallonnée... Réfléchir à l'emplacement de vos prochains projets potentiels vous aidera à choisir le drone qui correspond le mieux à vos besoins. Par exemple, un drone multicoptère permet une plus grande agilité qu'un avion à voilure fixe sur des terrains vallonnés ou des murs verticaux comme les falaises. Bien que peu d'espace soit nécessaire pour les décollages et les atterrissages de multirotor, vous aurez besoin de plus d'espace avec les drones à voilure fixe (à moins qu'il ne s'agisse d'un VTOL à voilure fixe). Se donner suffisamment d'espace pour décoller et atterrir est obligatoire !

 

  • Taille de la zone cible et le temps de vol nécessaire pour vos relevés LiDAR : Si vous combinez la taille de la zone à cartographier avec sa forme, vous aurez facilement une idée de ce dont vous avez besoin. Si vous prévoyez de survoler de grandes zones plates ou suffisamment hautes, vous avez besoin d'un drone à grande vitesse (à voilure fixe ou hélicoptère) pour une meilleure productivité. Un drone multirotor ne sera pas le premier choix (sauf si vous l'avez déjà et que vous n'avez pas peur de faire de nombreux vols) car sa vitesse est limitée.

 

  • Autonomie de votre drone Au-delà de la vitesse, c'est l'autonomie du drone qui va déterminer le nombre de vols à effectuer dans une zone. Un multirotor aura toujours moins d'autonomie qu'un drone à voilure fixe, qui a l'avantage de planer et de consommer moins d'énergie.

 

  • Altitude et champ de vision (FOV) ont un impact direct sur la productivité car un grand champ de vision, disons un angle de vision réduit à -70deg/+70deg (pour des raisons de précision des données) vous donnera une fauchée de 340m (couverture du sol) si vous volez à 80m AGL (Above Ground Level). Plus vous volez haut, plus vous êtes productif car vous avez besoin de moins de lignes de vol comme couverture...mais en même temps vous dégradez l'exactitude du nuage de points LiDAR obtenu. Nous vous donnons généralement une planification de mission type pour chaque hardware LiDAR (altitude de vol maximale, vitesse) pour tirer le meilleur parti de votre LiDAR.

 

  • Charge utile et autonomie: Le poids du système hardware LiDAR est une contrainte pour tout drone. Si le drone n'est pas capable de soulever la charge utile complète (hardware LiDAR, batterie, support, antenne, caméra...), pas de vol et pas d'acquisition possible ! Et si le drone a du mal à décoller, la possibilité de vol n'est pas certaine et les données collectées ne seront pas de bonne qualité car le drone ne sera pas assez stable pendant le vol. Vous devez tenir compte de la puissance du drone et de son autonomie. Par exemple, un drone DJI M600 combiné à un YellowScan Vx-20 LiDAR est capable de voler et de faire des relevés pendant environ 15 à 20 minutes (selon les conditions météorologiques). Il existe une grande différence d'autonomie entre les drones à moteur électrique et ceux à moteur à combustion, ce qui se reflète dans le prix.

 

  • Hauteur de la végétation : Si les arbres sont hauts dans la zone cible pour la cartographie LiDAR, s'assurer que le drone et le LiDAR peuvent s'élever davantage afin que vous puissiez voler en toute sécurité tout en bénéficiant de votre solution. Il est recommandé de se tenir à au moins 5 mètres au-dessus de la limite des arbres.

 

  • Sécurité: Pour des levés sûrs, votre UAV doit répondre aux exigences suivantes : La redondance est obligatoire dans la plupart des pays pour assurer la sécurité des opérations en cas de défaillance du système, par exemple en ayant un moteur de secours sur votre UAV. La liaison de transmission entre le drone et le GCS (Ground Control Station) est cruciale pour pouvoir contrôler le drone à tout moment. De plus, la certification est obligatoire pour exploiter légalement un UAV et réagir au mieux dans différents scénarios de vol. Enfin, des équipements de sécurité tels que des parachutes, une option de moteur coupé ou, en gros, suffisamment de puissance de drone pour soulever la charge utile et atterrir en toute sécurité seraient certainement utiles.

 

  • Le coût : Le prix n'est certainement pas le dernier critère et doit correspondre à votre budget :
    • un drone multirotor est facile à mettre en place, couvre une plus petite surface et coûte moins cher (10-40K€)
    • un drone à voilure fixe est plus rapide et offre une plus grande zone de couverture mais est parmi les plus chers (50-250K€)
    • l'hélicoptère est le meilleur combo de vitesse et d'agilité mais à un coût plus élevé (30-55k€)

 

  • Règlements: La réglementation relative aux drones domestiques est essentielle lorsque vous apprenez à piloter un drone. Vous devez être un pilote certifié dans votre pays pour piloter des drones professionnels et être au courant des changements de réglementation (règles de sécurité, zones d'interdiction de vol, en particulier dans les zones urbaines, VLOS (Visual Line of Sight) ou BVLOS (Beyond Visual Line of Sight).

 

  • Facilité d'intégration : Vous avez le LiDAR, vous avez le drone mais... comment les attacher ? Certains drones sont conçus avec des caméras intégrées et d'autres non. Lorsque vous souhaitez ajouter un LiDAR à votre drone, vous devez tenir compte de la taille du LiDAR (peut rendre l'intégration d'une aile fixe peu pratique si elle est trop grande), les options de montage possibles pour le LiDAR (facilité d'utilisation, système anti-démarrage, robustesse, câbles et distance entre les LiDAR, l'optique du scanner laser et le sol afin d'éviter toute projection potentielle de pierres lors du décollage ou de l'atterrissage...).

 

Il existe différentes classifications de drones à prendre en compte pour les levés aériens LiDAR, et le type d'application/utilisation que vous prévoyez de déployer peut également avoir un impact. Lorsque vous additionnez tous les facteurs, vous avez le choix entre trois classifications : multirotor, à voilure fixe et drone à un seul rotor.

Un drone multirotor est le type le plus courant que l'on trouve sur le marché. La plupart sont de taille plus petite, mais par exemple, la variante hexacoptère ou octocoptère est plus grande et peut gérer plusieurs missions. Les options octocoptère et hexacoptère offrent plus de sécurité, car si l'un des rotors tombe en panne, vous en avez encore quelques-uns capables de voler, alors qu'un quadricopter tomberait du ciel. Les gros drones multirotor peuvent également offrir une plus grande souplesse dans les options d'équipement, ce qui les rend plus utiles dans différents profils de mission. Ils sont également parfaits pour les terrains difficiles d'accès.

Ex : DJI M600, Videodrone Geodrone X4L

Le prochain à considérer est le drone à voilure fixe, car il peut être le plus efficace pour les opérations aériennes LiDAR en travail d'arpentage. Il couvre plus de terrain, et le coût est un élément en raison de ses similitudes avec les avions habités traditionnels. Il est utilisé pour le relevé des infrastructures linéaires (lignes électriques, rail, route), des grandes forêts ou des terres agricoles ou encore des côtes fluviales ou maritimes. Il manipule des charges utiles plus petites que les multirotors (comme le LiDAR est intégré dans la tête) et apporte une valeur ajoutée lorsqu'il propose des décollages et des atterrissages verticaux (VTOL) pour des raisons d'espace et de sécurité.

Ex : Quantum Systems VTOL Tron

Enfin, l'UAV mono-rotor (parfois appelé drone d'hélicoptère), peut être plus efficace et productif que le multirotor (la taille est toujours un facteur), mais là encore tout dépend du profil de la mission. Si vous devez monter une solution plus importante pour la cartographie LiDAR, sa taille et sa capacité de puissance font du drone à rotor unique la meilleure option.

Ex : Pulse Aerospace Vapor 55, Sky Heli

Maintenant, nous espérons que vous avez quelques pistes pour mieux choisir votre UAV et décoller pour les relevés LiDAR !

-Julien BO

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