Lidar ou photogrammétrie : le gagnant ?

 

Lidar ou photogrammétrie, quelle est la meilleure solution, la plus précise, la technologie qui donne les meilleurs résultats ?

Au cours des dernières années, l'un des termes les plus recherchés (en matière d'équipement de topographie) a été Lidar vs Photogrammétrie. Dans le blog d'aujourd'hui, nous avons démystifié les mythes et nous allons vous parler des avantages et des inconvénients des deux technologies.

Le fait est qu'il n'y a pas de réponse facile à la question de savoir laquelle est la meilleure. Cela dépend de tellement de facteurs différents. Sur quel type de projet travaillez-vous ? Votre budget s'inscrit-il dans le cadre d'un investissement permanent dans une stratégie numérique ou êtes-vous en train de vous jeter à l'eau avec ce type de technologie ? C'est pourquoi nous appliquons une approche consultative lorsqu'il s'agit de trouver la meilleure technologie, la plus appropriée, pour nos clients et c'est pourquoi nous revisitons continuellement ce sujet.

 

Alors, qu'est-ce que la photogrammétrie ?

 La photogrammétrie fait partie des technologies géospatiales. Si les stations totales étaient le grand-père du LiDAR, la photogrammétrie serait l'oncle de l'autre côté de la famille. Plus expérimentée, éprouvée et testée, stable et fiable. Ils ne sont pas directement liés, mais ils sont inexplicablement liés.

La photogrammétrie est née au début du XX siècle, ce qui en fait une discipline assez ancienne. Chaque année, de nouveaux systèmes et processus plus avancés sont inventés, rendant obsolètes les technologies éprouvées. Pourtant, la photogrammétrie reste l'un des outils d'arpentage les plus puissants qui soient.

Le LiDAR est le jeune prodige. Né dans les années 1960 et utilisé à l'origine pour mesurer les nuages, le LiDAR est encore une technologie émergente et en développement. Jusqu'à il y a environ trois ans, les systèmes LiDAR les plus légers pesaient environ 10 kg et devaient être installés plusieurs fois pour couvrir un site de plus de 600 mètres. Aujourd'hui, le LiDAR est un outil léger et très efficace dans la boîte à outils du géomètre progressiste.

Mais, lequel est le meilleur ? Le LiDAR et la photogrammétrie ont tous deux leur place. Tout dépend des résultats escomptés, de votre sujet, de votre budget et, surtout, de la précision requise.

 

 

Précision de la photogrammétrie ?

 La photogrammétrie utilise des photos pour calculer les mesures, tandis que le LiDAR utilise des lasers. À ce stade précoce, vous pouvez déjà deviner quelle technologie est plus coûteuse et plus complexe à gérer. C'est peut-être la raison pour laquelle le LiDAR n'a pas réussi à mener à bien son projet diabolique de détrôner la photogrammétrie au sommet de la hiérarchie des technologies de topographie.

Si votre budget est limité mais que vous voulez quand même des résultats précis et rapides, vous ne pouvez pas vous tromper avec la photogrammétrie si vous avez la bonne configuration.

Vous en aurez besoin :

- Un drone commercial plutôt haut de gamme avec une capacité de charge décente, tel que le DJI Matrice 300 RTK ou le Matrice 600.
- Une caméra de bonne qualité, comme la Zenmuse P1 ou Zenmuse X5S.
- Un logiciel de photogrammétrie, tel que Metashaphe ou Pix4D
- Un pilote de drone formé et.... Une personne ayant une certaine compréhension des résultats que vous souhaitez obtenir. Le logiciel fera le reste.

Grâce aux progrès de l'imagerie numérique, la photogrammétrie est plus précise que jamais. À ce stade, il est important que nous expliquions rapidement la différence entre la précision relative et la précision absolue.

Précision relative - Définie par la précision des éléments individuels sur une carte les uns par rapport aux autres, et non par rapport à leur emplacement physique dans un système de coordonnées.

Précision absolue - Définie par la précision des éléments mesurés sur une carte, une orthomosaïque ou tout autre système de mesure basé sur l'emplacement.

La photogrammétrie est excellente en matière de précision relative, à condition que le chevauchement entre les images soit élevé, que la qualité des images soit bonne et que des points de contrôle au sol (GCP) soient utilisés. En revanche, la précision absolue est plus difficile à atteindre avec la photogrammétrie sans l'utilisation de points de contrôle au sol ou d'un drone équipé de RTK ou PPK.

La précision relative d'un levé photogrammétrique peut être estimée grossièrement entre une et trois fois la distance d'échantillonnage au sol (GSD)*. La GSD est la distance entre deux pixels mesurée sur le terrain, à partir du centre de chaque pixel. Par exemple, si votre GSD est de 15 cm, un pixel de votre photographie représentera 15 cm de couverture au sol. Plus le GSD est faible, plus l'image est claire, et donc plus les résultats sont "précis".

Pour déterminer le meilleur GSD pour votre projet, vous devez prendre en compte la précision dont vous avez besoin. Plus le GSD est faible, plus il y a de données collectées, ce qui signifie plus de temps de traitement. Vous devrez voler plus bas, ce qui signifie non seulement plus de changements de batterie, mais peut également rendre votre planification de vol plus complexe. Si vous êtes limité à une hauteur de vol minimale, comme c'est le cas pour les études d'infrastructures urbaines, DJI GS Pro (Ground Station Pro) a créé un petit calculateur très pratique pour vous aider à déterminer la GSD avant de vous lancer.

Tout cela peut sembler très compliqué, mais en réalité, les levés photogrammétriques sont assez simples et rentables.

 

 Précision du LiDAR ?

Les systèmes LiDAR représentent le nec plus ultra de la technologie d'arpentage. Ces systèmes plaqués platine ne connaissent aucune limite lorsqu'il s'agit de collecter des données précises et détaillées. Alors qu'il fallait autrefois une petite équipe et quelques heures pour réaliser le moindre relevé, les systèmes LiDAR sont désormais si légers et si stables qu'ils peuvent être montés sur un drone avec d'excellents résultats. Le LiDAR fonctionne en envoyant des impulsions de lumière à partir d'un laser vers la surface de la terre. Le système LiDAR calcule ensuite le temps nécessaire pour que la lumière soit réfléchie vers l'appareil afin de mesurer la distance. Cette méthode de calcul de la distance est connue sous le nom de principe du temps de vol (TOF) et est similaire à celle utilisée dans les systèmes Sonar. De nombreux systèmes LiDAR sont capables d'émettre des centaines de milliers d'impulsions lumineuses par seconde. Lorsque vous comparez les performances des systèmes LiDAR, vous devez tenir compte de la fréquence des impulsions laser. C'est ce qui détermine le nombre de mesures que vous obtiendrez par seconde et le niveau de détail de vos résultats sans avoir à effectuer plusieurs passages sur la zone cible.

Alors que la photogrammétrie utilise les pixels d'une série de photos assemblées (orthomosaïques) pour créer des cartes et des modèles, le LiDAR collecte et rassemble des "points" qui sont utilisés pour créer une représentation 3D. Connu sous le nom de "nuage de points", ce produit de données haute résolution peut comprendre des dizaines de millions de mesures et plusieurs téraoctets de données.

Le résultat n'est pas toujours une belle image. Contrairement à la photogrammétrie, un nuage de points dérivé du LiDAR ne repose pas sur l'imagerie pour fournir des mesures. En fonction de votre installation, de la capacité de la charge utile et du logiciel, il est possible de combiner l'imagerie colorisée traditionnelle avec un ensemble de données LiDAR pour une meilleure visualisation.

Mais qu'en est-il de la précision ? Le LiDAR est connu depuis longtemps pour sa précision, tant relative qu'absolue, certains fournisseurs de systèmes LiDAR terrestres revendiquant une précision inférieure au millimètre. Mais c'est là que les choses se compliquent.

Avec le drone équipé d'un LiDAR, la précision de vos résultats dépendra de multiples facteurs autres que les points de contrôle au sol et vos GSD. Elle dépendra de votre capteur, de votre système GNSS (Géolocalisation), de votre IMU, de votre sujet et du résultat escompté.

Comparer la précision de la photogrammétrie avec celle du LiDAR dans le but de créer un modèle numérique de terrain. Bien que l'étude photogrammétrique soit sortie largement gagnante en termes de précision du projet, il est important de noter que, dans la conclusion, que le LiDAR peut être utilisé dans tous les levés où la photogrammétrie peut être utilisée, mais pas l'inverse. En raison de sa nature passive, la photogrammétrie est inefficace si la zone cible est couverte par une végétation dense ou si l'objet du relevé présente des caractéristiques étroites qui doivent être mesurées ou contrôlées.

 

Et le budget ?

Le plus souvent, l'essentiel est le budget. Les systèmes LiDAR ne sont pas seulement devenus plus petits et plus légers, ils sont également devenus moins chers. Il fut un temps où un système LiDAR standard coûtait environ 60 000 € + le prix du drone, les batterie et les logiciels. Comme pour toute technologie, être moins cher signifie parfois se contenter d'une qualité moindre. Pourtant, l'évolution du LiDAR a permis d'obtenir des résultats exceptionnels pour une fraction du prix.
Malgré l'énorme réduction du coût des systèmes de balayage laser, les l'équipements de photogrammétrie restent beaucoup plus économiques. Et le LiDAR n'est probablement le bon investissement stratégique en matière de drones.

Capteurs Zenmuse P1 et L1

Les dernières charges utiles pour le DJI Matrice 300 RTK sont prêtes à changer le visage de l'arpentage aérien.

Le Zenmuse P1 intègre un capteur dit plein format avec des objectifs à focale fixe que l'on peut intervertir sur un cardan stabilisé sur 3 axes. Conçu pour les missions de vol de photogrammétrie, il porte l'efficacité et la précision à un tout autre niveau. Après analyse en détail le capteur P1 et sa comparaison avec d'autres capteurs, le Zenmuse L1 intègre un module Lidar Livox, un IMU de haute précision et une caméra avec un CMOS de 1 pouce sur un cardan stabilisé sur 3 axes. Lorsqu'elle est utilisée avec Matrice 300 RTK et le logiciel DJI Terra, la L1 forme une solution complète qui vous fournit des données 3D en temps réel tout au long de la journée, capturant efficacement les détails net et fournissant des modèles crée très précis.