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Topographie traditionnelle vrs. LiDAR. Précision, temps et coûts.

Faire un travail avec LiDAR pourrait être plus précis qu'avec une topographie conventionnelle? Si cela réduit les délais, dans quel pourcentage, combien cela réduit-il les coûts?

 

Les temps ont définitivement changé. Je me souviens quand Felipe, un géomètre qui a fait mon travail de terrain, est venu avec un carnet de 25 pages de coupes transversales pour générer des cartes de contour. Je n'ai pas vécu le temps de l'interpolation sur papier mais je me souviens de l'avoir fait avec AutoCAD sans utiliser encore Softdesk. J'ai donc interpolé avec Excel pour savoir à quelle distance placer l'élévation entre les deux élévations, et ces points ont été placés sur des couches de couleurs et de niveaux différents, pour enfin les joindre avec des polylignes que j'ai transformées en courbes.

Bien que le travail d'ébénisterie fût fou, il n'était pas comparé au travail de terrain qui était un art, si l'on voulait avoir suffisamment de données pour faire une modélisation acceptable lorsque l'altimétrie était irrégulière. Puis vint SoftDesk, le prédécesseur d'AutoCAD Civil3D qui simplifiait l'armoire et Felipe était dans l'un de mes cours pour apprendre à utiliser une station totale, ce qui réduisait le temps, augmentait le volume de points et bien sûr la précision.

Le scénario drones à usage civil rompt de nouveaux paradigmes, dans une logique similaire: la résistance au changement des techniques de topographie recherche toujours la réduction des coûts et la garantie de la précision. Nous analyserons donc dans cet article deux hypothèses que nous y avons entendues:

Hypothèse 1: les levés avec LiDAR réduisent le temps et les coûts.

Hpothesis 2: La topographie avec LiDAR entraîne une perte de précision.

 

Le cas expérimental

Le magazine POB systématisé un travail dans lequel un travail a été effectué dans le relevé de données d'une digue, en utilisant la méthode conventionnelle sur 40 kilomètres. Par ailleurs, dans un deuxième travail quelques jours plus tard, il a été développé en utilisant la topographie LiDAR le long de 246 kilomètres du même barrage. Bien que les sections ne soient pas égales en distance, la section équivalente a été assimilée à une comparaison dans des conditions similaires.

 

Topographie conventionnelle

Le levé topographique a été collecté en coupes transversales tous les 30 mètres, coïncidant avec les stations existantes. Les points transversaux ont été pris à des distances inférieures à 4 mètres.

Le travail a été géoréférencé avec des points du réseau géodésique, qui ont été validés avec le GPS géodésique le long des axes, et à partir de ceux-ci les points transversaux ont été levés en utilisant une combinaison de stations de référence virtuelles et RTK. Il était nécessaire de prendre des points supplémentaires sur des sites de changement de pente et de forme spéciaux pour assurer la cohérence du modèle numérique.

traiter la topographie

 

Les différences résiduelles entre les points connus et les coordonnées obtenues par le GPS étaient celles indiquées dans le tableau, confirmant que le levage conventionnel est très précis.

 

  Résidus maximal Carré résiduel minimum
Horizontal 2.35 cm. 1.52 cm.
Verticale 3.32 cm. 1.80 cm.
Tridimensionnel 3.48 cm. 2.41 cm.

 

L'enquête LiDAR

Cela a été fait avec une unité autonome volant à une hauteur de 965 mètres, avec une densité de 17.59 points par mètre carré. Ils ont récupéré 26 points de contrôle connus et les ont croisés contre 11 autres points de premier ordre qui ont été lus avec un GPS géodésique.

Avec ces 37 points, l'ajustement des données LiDAR a été réalisé. Bien que cela n'ait pas été nécessaire puisque les coordonnées prises par le drone équipé d'un récepteur GPS et contrôlé par des stations de base, ont obtenu à tout moment un minimum de 6 satellites visibles et un PDOP de moins de 3. Les distances à la station de base n'ont jamais été supérieures à les 20 kilomètres.

Un ensemble de 65 points de contrôle supplémentaires a permis de valider l'exactitude des données LiDAR. Concernant ces points, les détails verticaux suivants ont été obtenus:

En zone urbaine: 2.99 cm. (9 points)

En plein champ ou en herbe basse: 2.99 cm. (38 points)

En forêt: 2.50 cm. (3 points)

Dans les buissons ou les herbes hautes: 2.99 cm. (6 points)

 

traiter la topographie

 

L'image montre la grande différence de densité entre les points pris avec LiDAR par rapport aux sections marquées en triangles verts.

 

Différences de précision

Le constat est plus qu'intéressant, contrairement à l'hypothèse selon laquelle l'enquête LiDAR n'atteint pas la précision d'une enquête conventionnelle. Voici les valeurs RMSE (erreur quadratique moyenne), qui est le paramètre d'erreur entre les données capturées et les points de contrôle de référence.

 

Topographie conventionnelle Levage de LiDAR
1.80 cm. 1.74 cm.

 

Différences dans le temps

Si ce qui précède nous a surpris, voir ce qui s'est passé en termes de réduction du temps de manière comparée entre la méthode LiDAR et la méthode traditionnelle:

La collecte de données dans le champ avec LiDAR n'était que le 8%.

  • Le travail des cabinets n'était que 27%.
  • Sommation du champ + vol + heures de cabinet LiDAR contre les données de terrain + cabinet de topographie conventionnelle, LiDAR requis seulement le 19%.

 

traiter la topographie

En conséquence, les heures de travail 123 par kilomètre de topographie conventionnelle ont été réduites à seulement 4 heures par kilomètre.

En outre, si le total des points capturés est divisé entre le temps consommé dans les processus de capture et d'armoire, la méthode conventionnelle a obtenu des points 13.75 par heure, contre 7.7 millions de points par heure de LiDAR.

 

Différences dans le temps

Les coûts de ces équipements modernes, avec ces capteurs captant ce nombre de points, suggèrent que le travail doit être plus coûteux. Mais en pratique, la réduction des temps de mobilisation et des dépenses qu'implique la topographie conventionnelle, Le coût final pour les clients des kilomètres 246 s'est traduit par une baisse de LiDAR 71% du coût total des kilomètres 40 avec une topographie conventionnelle!

Cela semble incroyable, mais le prix par kilomètre linéaire avec LiDAR était juste de 12% par rapport à la topographie conventionnelle.

 

Conclusion

La topographie LiDAR remplace-t-elle totalement la topographie traditionnelle? Pas au total, puisque le travail avec LiDAR occupe toujours une certaine topographie pour les points de contrôle, mais on peut en conclure qu'avec tous les avantages de coût, de qualité du produit et de temps, le travail avec LiDAR génère des résultats avec presque la même précision de la topographie conventionnel.

Il y aura toujours des avantages et des inconvénients; la haute précision de la topographie conventionnelle est nostalgique, mais les complications de la demande d'autorisation pour entrer dans des propriétés privées, les risques de localisation dans des endroits irréguliers, la nécessité de brèches devant les hautes herbes et les obstacles… c'est fou. Bien entendu, la densité du couvert forestier apporte également ses inconvénients dans le cas du LiDAR, ce ne sont pas non plus les mêmes paramètres de relation entre des projets extrêmement petits.

 

En conclusion, nous sommes ravis de savoir comment la technologie a avancé dans la mesure où, pour les grands projets comme celui soulevé, il faut avoir l'esprit ouvert et la volonté d'opter pour des façons nouvelles et plus créatives de faire de la topographie.

Golgi Álvarez

Écrivain, chercheur, spécialiste des modèles de gestion des terres. Il a participé à la conceptualisation et à la mise en œuvre de modèles tels que : Système national d'administration de la propriété SINAP au Honduras, Modèle de gestion des municipalités conjointes au Honduras, Modèle intégré de gestion du cadastre - Registre au Nicaragua, Système d'administration du territoire SAT en Colombie . Éditeur du blog de connaissances Geofumadas depuis 2007 et créateur de l'AulaGEO Academy qui comprend plus de 100 cours sur les sujets SIG - CAD - BIM - Digital Twins.

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8 Commentaires

  1. Bonjour les amis…. Concernant l'utilisation de drones pour générer un levé ... quel serait le capteur et / ou l'équipement indiqué pour enquêter sur une grande zone (1000 ha ou plus) avec une végétation dense ou très dense? où l'accès est très difficile.
    Excellent article!

  2. Très bonne information et me donne un meilleur point de vue de cette technologie, je conclus aussi que pour les conceptions c'est un grand outil, mais pour les expériences vécues dans l'exécution la topographie conventionnelle avec des stations totales prend une grande importance, nécessitant de faire des ajustements bases dans les dimensions et les coordonnées qui donnent la presicion requise pour un projet en phase d'exécution où des paramètres inférieurs à 0.05m d'erreur sont requis. salutation

  3. JOHAM

    J'AIME BEAUCOUP DE RESPONSABILITÉ AVANT QU'EST-CE QUE LA QUESTION PERSISTE SI VOUS POUVEZ OBTENIR LA MESURE PRÉCISION.

  4. Il est important de connaître la réalité dans les environnements urbains très peuplés, car tous les types de projets ne peuvent pas généraliser les précisions et les temps.

  5. Excellent article… !!! Je pense que c'est une question que nous avons tous à un moment donné

  6. MERCI POUR LA CLARIFICATION AYANT LA QUESTION QUI SERAIT LE PLUS EXACTE
    Bonne contribution

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