Lasergrammétrie
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La Lasergrammétrie
La lasergrammétrie est une technique nouvelle (premiers prototypes au début des années 1990). Plusieurs noms lui sont actuellement donnés :
* lasergrammétrie ; terme le plus utilisé pour les applications terrestres, * relevé laser-scanner ; terme courant pour les relevés aéroportés et terrestres, * Scannage 3D ; néologisme, traduction de '3D scanning', terme international le plus utilisé pour cette technique, * relevé haute densité ; terme introduit par Leica Geosystems, traduction de 'High Density Survey', * bombardement laser ; terme très utilisé en Suisse et en Belgique, * laserométrie; terme parfois utilisé dans le domaine industriel,
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[modifier] Les grands principes de la lasergrammétrie
Les relevés laser-scanner sont comparables à des photographies en 3D de l'objet mesuré. Chaque point scanné sur le terrain est immédiatement connu en coordonnées X, Y, Z.
Du point de vue du géomètre, on note un changement de philosophie par rapport à la topographie classique : on ne relève pas les points caractéristiques de l'objet mais on mesure l'objet dans sa globalité.
La précision de tel système est illustrée par l'écart-type sur chaque point mesuré. Cependant, la précision du résultat modélisé peut être meilleure que la précision des données brutes et cela grâce à la très haute densité de l'information.
Cette technologie est intéressante à partir du moment où l'on recherche une haute résolution d'informations avec des temps de mesure courts.
[modifier] Définition d'un système laser-scanner 3D
Pour l'utilisateur, un système laser-scanner 3D est un instrument qui mesure des points 3D (XYZ) sur une zone d'un objet :
* de manière automatique et systématique, * à une cadence de relevé importante (de quelques centaines à plusieurs dizaines de milliers de points par seconde), * qui permet l'obtention des coordonnées 3D en temps réel.
Un scanner peut éventuellement donner en plus et pour chaque point :
* une valeur fonction de la réflectivité de l'objet. * des valeurs RVB obtenues via une caméra numérique couplée au scanner (on parle alors de scanner 3D photogrammétrique ou de scanner hybride).
Les laser-scanners 3D peuvent être utilisés :
* En position fixe définitive : le capteur enregistre régulièrement des objets, toujours depuis la même position (exemple : contrôle qualité en industrie). * En position fixe temporaire : le capteur est positionné sur trépied le temps de la mesure (exemple : scanner terrestre utilisé en topographie). * En position mobile : la capteur est couplé à un système de navigation (GPS et centrale inertielle) et l'ensemble se déplace pendant l'acquisition ( exemple : numérisation aéroportée).
[modifier] Les facteurs importants d'un système laser-scanner
* Les logiciels associés pour le post-traitement. * La précision du système (exprimée en général par l'écart type sur chaque point). * La taille du spot laser en fonction de la distance. * La portée de l'instrument : distance la plus courte et distance la plus longue. * La vitesse de scan (exprimée en points / seconde, de 1,000 à 500,000 suivant les systèmes). * Le champ angulaire. * L'environnement de travail (température, humidité, radioactivité ... ) * Facilité d'utilisation (au regard du poids par exemple). * La solution d'alimentation électrique. * Le danger du système laser pour les yeux (certains systèmes nécessitent un balisage du chantier lors des mesures). * Le constructeur.
[modifier] Le système à mesure du temps de vol
Le système est constitué d'un distancemètre laser sans réflecteur (mesure par temps de propagation d'un pulse laser), d'un miroir rotatif vertical déviant le faisceau laser dans l'espace. Le corps du scanner est monté sur un encodeur horizontal qui gère la rotation horizontale (généralement 360°).
La plage des portées mini et maxi dépend surtout de la source laser utilisée et de sa puissance (de 20 cm jusqu'à 1200 m pôur certains sytèmes): le système laser-scanner à mesure du temps de vol permet de relever rapidement des millions de points (10 min pour 1 million de points en moyenne) , sans aucun contact avec l'objet.
Les caractéristiques principales du relevé laser-scanner haute densité sont :
* l'acquisition directe de données tridimensionnelles sur le terrain, * la très haute densité d'informations (jusqu'à un point tous les 2mm sur l'objet mesuré), * la précision des mesures (2mm à 50m, 6mm à 150m sur chacun des points) . * le relevé de détails inaccessibles en toute sécurité
[modifier] Le système à mesure de déphasage
Contrairement au système à mesure du temps de vol, ce système est basé sur la mesure du déphasage entre l'onde laser émise et l'onde réfléchie. Un cylindre horizontal en rotation permanente dévie le faisceau dans le plan vertical, le corps de l'appareil opérant une rotation dans le plan horizontal. Sa portée maximale est généralement plus courte que celle des systèmes à mesure de temps de vol.
Les caractéristiques principales du relevé laser-scanner avec ce système sont :
- la rapidité d'acquisition des données jusqu'à 500,000 points / seconde
- la densité d'informations est de l'ordre d'un point tous les 5 mm
- l'acquisition directe de données tridimensionnelles sur le terrain
- la précision des mesures (6mm à 10m, 13mm à 25m sur chacun des points) .
[modifier] Le post-traitement des données laser-scanner
En injectant les nuages de points obtenus dans des logiciels de maillage 3D, on obtient un modèle numérique de terrain, qui représente la topographie en 3D. L’extraction, avec des logiciels spécifiques, des surfaces, arêtes, volumes, lignes et points permet par la suite de modéliser les objets en 3 dimensions. L’extraction de données 2D est toujours possible (coupes, vues en plan).
[modifier] Voir aussi
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