A l'ère du drone Approche et applications géospatiales - Leica ...
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A l'ère <strong>du</strong> <strong>drone</strong><br />
<strong>Approche</strong> <strong>et</strong> <strong>applications</strong><br />
géospatiales<br />
Ruedi Wagner
A l'ère <strong>du</strong> <strong>drone</strong><br />
<strong>Approche</strong> <strong>et</strong> <strong>applications</strong> géospatiales<br />
Ruedi Wagner,<br />
Geospatial Solutions Division<br />
Hexagon Geosystems, Switzerland
Sélection de concepts de <strong>drone</strong>s européens<br />
Ruag Ranger<br />
Geocopter<br />
Parrot AR <strong>drone</strong><br />
AeroDrum<br />
Aeroscout<br />
Swiss UAV
Pourquoi la cartographie avec des <strong>drone</strong>s est-elle encore considérée<br />
comme une technologie émergente?<br />
<br />
<br />
<br />
La technologie UAV (ou <strong>drone</strong>) est, aujourd'hui,<br />
largement utilisée dans des <strong>applications</strong> militaires.<br />
Les <strong>applications</strong> civiles sont en progression (cf..<br />
graphique).<br />
Cependant, un certain nombre de facteurs doivent être<br />
pris en compter lors de l'utilisation d'un <strong>drone</strong><br />
commercial. Entre autres::<br />
• Législation <strong>et</strong> réglementation. Souvent ceux-ci ne<br />
sont pas clairement définis <strong>et</strong> peuvent varier d'un<br />
pays à l'autre.<br />
• Restriction de l'espace aérien. Souvent des règles<br />
opérationnelles strictes sont appliquées <strong>du</strong>e à<br />
l'absence de technologie lié à la détection <strong>et</strong><br />
l'évitement.<br />
• Manque de procé<strong>du</strong>res opérationnelles clairement<br />
définies, standards de fabrication, certification,<br />
formation <strong>du</strong> pilote, caractéristiques de sécurité,<br />
<strong>et</strong>c. ,..<br />
• Alors qu'il y a pléthore de pionniers dans ce<br />
domaine, beaucoup d'entre eux opèrent à la limite<br />
de la légalité ou avec de mauvaises normes<br />
opérationnelles .<br />
• La sécurité est primordiale, pour les opérateurs,<br />
pilotes ingénieurs, <strong>et</strong>c….
Quels sont les avantages d'utiliser un <strong>drone</strong>?<br />
<br />
<br />
<br />
La technologie UAV (ou <strong>drone</strong>) <strong>et</strong> les <strong>applications</strong> commerciales liés<br />
sont en croissance au niveau mondial.<br />
Selin les <strong>applications</strong>, les <strong>drone</strong>s peuvent être utilisés facilement <strong>et</strong> de<br />
manière rentable pour délivrer très rapidement des informations<br />
géospatiales à jour.<br />
Trois axes principaux pour la cartographie extérieure:<br />
• Cartographie urbaine (p<strong>et</strong>its <strong>drone</strong>s, quadri/octo- copters<br />
électriques avec p<strong>et</strong>ite charge utile)<br />
• Cartographie de p<strong>et</strong>ites surfaces tels que champs ou mines<br />
(<strong>drone</strong>s de taille moyenne à p<strong>et</strong>ite, charge utile variant selon les<br />
<strong>applications</strong>)<br />
• Cartographie de surfaces moyennes (en complément à la<br />
cartographie aérienne traditionnelle) pour l'agriculture ou la<br />
sylviculture par exemple
1. Systèmes UAS pour <strong>applications</strong> urbaines<br />
• Spécifications données par<br />
l'environnement urbain<br />
• Quadri/Octocopter design<br />
• Moteur électrique<br />
• Faible charge utile (camera/vidéo)<br />
• Entièrement autonome ou vol à vue<br />
• Doivent être en mesure de voler<br />
dans des canyons<br />
• Acquisition de données verticales au<br />
lieu de surfaces<br />
• Degré de sécurité élevé requis<br />
• Silencieux!
1A. Application urbaines<br />
Post-traitement<br />
• Généralement caméra non<br />
métrique, pas assez précis pour<br />
<strong>applications</strong> minières (précision<br />
typique de 10-20cm)<br />
• <strong>Approche</strong> vision par ordinateur<br />
• Très local – combinaison de<br />
données aériennes <strong>et</strong> terrestres<br />
• Mises à jour relativement rapides<br />
Data courtesy EPFL, Lausanne
1. UAS pour <strong>applications</strong> urbaines – Activités de <strong>Leica</strong> Geosystems<br />
• Collaboration avec plusieurs<br />
fabricants pour créer une solution<br />
unique<br />
• Développement de processus<br />
(workflow) avec 3DCon GmbH<br />
acquise récemment
2. Systèmes UAS pour <strong>applications</strong> liées à de p<strong>et</strong>ites surfaces<br />
• Systèmes UAS ultralégers<br />
• Conception "aile fixe" ,accent sur la surface<br />
• Conception ultralégère: sécurité en cas de crash <strong>et</strong> coûts optimisés,<br />
mais affecte négativement la précision <strong>et</strong> la stabilité <strong>du</strong> système<br />
• Acquisition de données entièrement autonome<br />
• Faible Charge utile, souvent caméra commerciale non métrique<br />
• Généralement ne répond pas aux exigence minières<br />
Gatewing<br />
SenseFLY
2. Applications UAS pour p<strong>et</strong>ites surfaces - Traitement<br />
• Caméra non métrique, pas de calibration, résultats moins précis<br />
• <strong>Approche</strong> "vision par ordinateur" pour la triangulation aérienne<br />
• Amélioration des résultats par itérations<br />
• Peut être chronophage, plus rapide avec une orientation initiale<br />
• La précision peut ne pas être aussi bonne<br />
Data courtesy EPFL, Lausanne
2. Applications UAS pour p<strong>et</strong>ites surfaces – Activité LGS<br />
• Collaboration avec plusieurs<br />
fabricants pour créer une solution<br />
unique<br />
• Elaboration d'approches pour un vol<br />
plus stable
3. Acquisition à plus large échelle<br />
• UAV robustes, vol stable <strong>et</strong> grande charge utile<br />
• Capteurs haut de gamme (imagerie, <strong>et</strong> év. LIDAR ou hyper spectral)<br />
• Traitement détaillé (fortement automatisé) cycles de répétition élevés<br />
• Exigences légales beaucoup plus strictes que pour les <strong>drone</strong>s légers
Le SwissDrones Waran TC-1235 UAV – designed to perform<br />
Bi rotor Fl<strong>et</strong>tner 2 x 2.8m<br />
Moteur Twin Boxer, 170ccm, 14.5 kW<br />
Dimensions l 1.7m x h 0.9m x w 0.7m<br />
Poids à vide 35kg (sans boîtier caméra)<br />
Boîtier Camera 15-20kg<br />
Charge maximale au décollage 70kg<br />
Capacité max réservoir 20l<br />
Autonomie vol max. 4h<br />
Vitesse maximale 100km/h<br />
<br />
<br />
<br />
Système Camera entièrement intégré avec générateur embarqué <strong>et</strong> accus<br />
fournissant 28VDC<br />
Intégration complète avec pilote automatique possible<br />
Surveillance au sol possible
<strong>Leica</strong> RCD30 séries<br />
Spécifications de la tête de camera CH6x<br />
Camera Head CH6x – Caractéristiques <strong>du</strong> capteur<br />
Taille CCD (60MP*) 8956 x 6708 pixels<br />
Taille pixel (60MP) 6 µm<br />
Plage dynamique <strong>du</strong> CCD 73dB<br />
Résolution convertisseur A/D 14-bit<br />
Data Channel 16-bit compression<br />
sans pertes<br />
Frame Rate max (Uno/Duo) 1.0sec<br />
Compensation mouvement mécanique, multidirectionnel<br />
Gamme spectrale CH61 RGB<br />
Gamme spectrale CH62 RGB<br />
<strong>et</strong> proche IR (780-880nm), coréférencés<br />
Poids (sans lentilles) 3.1kg<br />
Dimensions hauteur 167mm,<br />
diamètre 128mm<br />
* upgrades capteur à 80MP disponibles depuis 2 ème trimestre 2013
<strong>Leica</strong> RCD30 séries<br />
Spécifications <strong>du</strong> contrôleur de caméra CC3x<br />
Poids (sans MM30) 6.1kg<br />
Dimensions<br />
LxPxH 300mm x 260mm x 140mm<br />
Capacité<br />
Contrôle jusqu'à 5 têtes CH6x<br />
Camera Controller CC31 Solution GNSS/IMU pas inclue<br />
(pour utilisation avec <strong>Leica</strong> ALS70<br />
ou tiers)<br />
Camera Controller CC32 Inclus solution GNSS/IMU<br />
Processor<br />
Mémoire masse MM30<br />
Win7 64-bit, 8GB RAM, 32GB flash,<br />
USB 2.0, SATA<br />
disponible 320GB, 600GB <strong>et</strong> 1200GB<br />
CC32 accepte jusqu'à 2 MM30<br />
Poids 0.5kg<br />
Amovible & portable
The SwissDrones Waran TC-1235 UAV – designed to perform
Image Pro<strong>du</strong>cts – Orthophotos in RGB <strong>et</strong> FCIR
Imagerie haute résolution
UAV pour mines/gravières
Les mines/gravières, des <strong>applications</strong> idéales<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Les exploitations à ciel ouvert exigent des informations géospatiales de grande<br />
précision <strong>et</strong> actuelles dans des domaines tels que<br />
• Surveillance de l'environnement (rési<strong>du</strong>s, réhabilitation….)<br />
• suivi de l'avancement<br />
• Mesures volumétriques (zones de stockage <strong>et</strong> de déch<strong>et</strong>s)<br />
• Questions de sécurité (stabilité des pentes, trafic)<br />
• Automatisation des opérations<br />
Les questions de réglementation <strong>et</strong> de sécurités peuvent être plus faciles à<br />
gérer car elles font parties intégrantes de la gestion opérationnelle<br />
La mine étant un p<strong>et</strong>it écosystème, la cartographie à base de <strong>drone</strong>s peut<br />
compléter les processus existant <strong>et</strong> peut s'intégrer entièrement aux activités<br />
minières<br />
Les sociétés minières sont connaissent la technologie <strong>et</strong> sont intéressées à<br />
explorer de nouvelles pour améliorer la sécurité, les performances de pro<strong>du</strong>ction<br />
ainsi que les impacts environnementaux.<br />
Elles peuvent être des partenaires de développement idéales pour des solutions<br />
de cartographies à base de <strong>drone</strong>s.
Description <strong>du</strong> système<br />
Echappement<br />
Antenne GPS<br />
Moteur Twin Boxer<br />
Générateur<br />
Pilote automatique<br />
Réservoir essence<br />
Alimentation<br />
<strong>Leica</strong> RCD30 CH62<br />
Boîtier anti choc<br />
Novatel CPT IMU Class 4<br />
Stockage de données MM30, jusqu'à 2.4TB<br />
Camera Controller CC32 avec embedded Novatel SPAN
Info-Clouds from Medium Format Camera RCD30<br />
Gravière, Zurich<br />
<strong>Leica</strong> RCD30<br />
5cm GSD<br />
10cm DSM<br />
Nuage de points<br />
colorisé RGB
Info-Clouds from Medium Format Camera RCD30<br />
Gravière, Zurich<br />
<strong>Leica</strong> RCD30<br />
5cm GSD<br />
10cm DSM<br />
Colorisation nuage de<br />
points en fonction de<br />
la hauteur
Drone pour l'agriculture <strong>et</strong> pulvérisation de cultures
Drones pour agriculture – pulvérisation<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Swiss<strong>drone</strong>s Waran TC-1235 UAV peut être équipé d'une caméra multispectrale<br />
ou d'un pulvérisateur<br />
Barre de pulvérisation de 270cm avec 2 x 4 buses<br />
Largeur de pulvérisation env. 400cm<br />
Volume de liquide à pulvériser 24l
Drones pour agriculture – pulvérisation
UAV pour agriculture – caméra multi-spectrale pour cartographie de<br />
végétation<br />
<br />
<br />
Caméra multi-spectrale entièrement<br />
intégrée<br />
Pro<strong>du</strong>its haute résolution tels que<br />
cartes NDVI, LAI, nuages de points<br />
classifiés, modélisation d'arbres<br />
Nuage de point<br />
Nuage de points spécialement pour cartographie de végétation (FCIR)<br />
LAI
Feuille de route – next steps<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Intégration complète de la caméra <strong>et</strong> <strong>du</strong> <strong>drone</strong> pour un fonctionnement<br />
autonome<br />
Intégration complète <strong>du</strong> processus de post-traitement pour atteindre un<br />
haut degré d'automatisation<br />
Obtention des certifications des aéronefs<br />
Essai <strong>du</strong> système sur site<br />
Investigation plus poussées de <strong>drone</strong>s pour la pulvérisation en<br />
sylviculture / arboriculture
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