Inspection LiDAR aéroportée de 130 km de lignes électriques en Afrique du Sud

Les corridors de transport d’électricité comptent parmi les infrastructures les plus complexes à inspecter. Les lignes traversent des forêts, des rivières et des reliefs montagneux, tandis que de nombreux pylônes se trouvent loin des voies d’accès. Certains paramètres essentiels, comme la flèche des conducteurs, l’état des câbles de garde ou la distance entre les conducteurs et la végétation, sont par ailleurs difficiles à mesurer depuis le sol ou à partir de simples images aériennes. Dans la région de Komati, en Afrique du Sud, Strata Geomatics a utilisé le système LiDAR aéroporté CHCNAV AlphaAir 15 Pro (AA15 Pro) à bord d’un avion pour relever un corridor de ligne électrique de 130 km. L’objectif était de déterminer si un seul vol pouvait fournir des données suffisamment complètes et détaillées pour répondre aux besoins d’inspection d’une ligne de transport à haute tension.

Le projet : un corridor de transport d’électricité de 130 km en Afrique du Sud

Strata Geomatics est une entreprise sud-africaine spécialisée dans la géomatique. Pour ce projet, son équipe technique a installé l’AlphaAir 15 Pro à bord d’un aéronef habité afin de réaliser un levé LiDAR sur un tronçon de 130 km d’un corridor de transport d’électricité à haute tension. Le vol devait permettre de répondre à trois questions principales :

• Le système pouvait-il fonctionner de manière fiable lorsqu’il était installé à bord d’un aéronef habité ?

• Quelle qualité de nuage de points pouvait être obtenue à la vitesse de croisière normale de l’appareil ?

• Les pylônes et les câbles aériens pouvaient-ils être capturés de manière suffisamment complète pour permettre leur inspection ?

Cette dernière question constituait le principal défi. En Afrique du Sud, les conducteurs et câbles aériens présentent des matériaux, diamètres et propriétés de réflectivité différents, ce qui peut compliquer leur acquisition homogène par LiDAR.

Pourquoi l’inspection des lignes électriques ne se limite pas à l’imagerie

Les principales méthodes d’inspection présentent chacune certaines limites.

• Inspection manuelle au sol. Les équipes doivent intervenir à proximité d’infrastructures sous tension, avec des risques liés à l’électricité, aux chutes et aux conditions du terrain. Parcourir à pied un corridor de plusieurs dizaines de kilomètres prend également beaucoup de temps, tandis que certaines zones reculées restent difficiles, voire impossibles, à atteindre.

• Inspection par hélicoptère. Elle réduit l’exposition des équipes au sol, mais son coût est élevé et son utilisation dépend de créneaux de vol, des conditions météorologiques et des contraintes de sécurité.

• Imagerie et orthophotos par drone. Elles fournissent un contexte visuel utile, mais ne permettent pas de mesurer directement la géométrie 3D avec la même fiabilité et restent limitées sous un couvert végétal dense. Il devient alors difficile d’évaluer précisément la flèche des conducteurs, leur déport sous l’effet du vent ou les distances de sécurité par rapport au terrain et à la végétation.

Le LiDAR aéroporté répond à ces contraintes en permettant une acquisition à distance de l’infrastructure tout en produisant des coordonnées 3D mesurables. Les impulsions laser peuvent traverser les ouvertures de la végétation pour atteindre le terrain et fournir simultanément des informations sur les conducteurs, les pylônes et leur environnement.

La solution CHCNAV AlphaAir 15 Pro (AA15P)

Avec un poids de seulement 2,6 kg, l’AlphaAir 15 Pro peut être intégré aussi bien à un avion qu’à un grand drone à voilure fixe, selon les exigences du projet.

Trois caractéristiques se sont révélées particulièrement adaptées à ce corridor :

• Jusqu’à 16 retours par impulsion, améliorant la pénétration de la végétation et la collecte de points au sol sous la canopée.

• Un champ de vision de 75° et jusqu’à 2,4 millions de points par seconde, permettant de capturer des structures fines telles que les conducteurs et câbles de garde tout en couvrant efficacement le corridor.

• Calcul automatique des paramètres de mission, le logiciel déterminant les réglages de balayage adaptés en fonction de la plateforme, de l’altitude, de la vitesse de vol et des exigences du projet.

Le flux de travail : de l’installation au nuage de points final

01. Installation et vérification du système. Les connexions de la caméra, du GNSS et de l’alimentation sont regroupées au sein d’un connecteur unique en forme de A, simplifiant l’installation de la charge utile à bord de l’aéronef et réduisant le nombre de connexions à contrôler. Avant le décollage, le logiciel affiche l’état d’autocontrôle de chaque composant. L’équipe peut ainsi vérifier que l’ensemble du système est opérationnel avant le début de la mission et réduire le risque d’erreurs de configuration pendant le vol.

02. Vol et acquisition des données. L’avion a parcouru le corridor à une vitesse de 120 nœuds, soit environ 220 km/h, et à une altitude de 500 m AGL. Les paramètres LiDAR ont été calculés automatiquement à partir de l’altitude et de la vitesse de vol. L’affichage en temps réel du plan de vol a permis au pilote d’ajuster le cap et l’altitude, tandis que le système gérait automatiquement l’acquisition le long des trajectoires prédéfinies afin de limiter les données redondantes.

03. Traitement et contrôle qualité. Après le vol, le logiciel de traitement a contrôlé la précision de la trajectoire et identifié les sections présentant une qualité de positionnement moindre. L’équipe a ainsi pu évaluer la qualité des données avant la génération des résultats finaux. Le bruit a ensuite été filtré afin d’obtenir un nuage de points propre et complet, prêt pour l’analyse des pylônes, des conducteurs et de leur environnement.

Les résultats : pylônes, câbles de garde et dégagements capturés en un seul vol

Le levé a permis de répondre aux trois objectifs initiaux. La couverture du corridor de 130 km était complète, les pylônes ont été clairement reconstruits et les câbles aériens apparaissaient sous forme de lignes continues dans le nuage de points. Une densité de 4 points par mètre carré a été mesurée directement sur les lignes électriques.

Les structures fines sont restées clairement identifiables dans les sections les plus complexes du corridor. Les conducteurs demeuraient visibles aux croisements avec d’autres lignes, y compris lorsqu’ils se situaient à des niveaux différents. Un pylône de suspension de type Cat-Head a également été entièrement reconstruit. Les chaînes d’isolateurs, les traverses et les câbles de garde étaient clairement visibles dans le nuage de points. Ce niveau de détail fournit une base exploitable pour analyser l’inclinaison des pylônes, identifier certaines anomalies géométriques et inspecter les équipements du réseau.

« Selon l’équipe technique de Strata Geomatics, la capture des câbles de garde constitue traditionnellement l’un des aspects les plus difficiles de l’inspection aérienne des lignes électriques. Leur faible diamètre et leur hauteur rendent leur identification complexe à partir de l’imagerie conventionnelle ou de certaines acquisitions à faible densité. Avec une cadence pouvant atteindre 2,4 millions de points par seconde et un champ de vision de 75°, l’AA15 Pro a produit des données suffisamment denses pour restituer ces câbles sous forme de lignes continues. Cette continuité facilite l’analyse de leur géométrie et permet d’identifier plus rapidement certaines anomalies qui nécessitaient auparavant une inspection visuelle rapprochée.» 

LiDAR aéroporté et méthodes classiques d’inspection des lignes électriques

Le tableau suivant compare l’AlphaAir 15 Pro aux principales méthodes alternatives. Les performances de l’AlphaAir 15 Pro correspondent aux valeurs typiques communiquées par CHC Navigation pour les applications de lignes électriques.

Des données 3D pour la gestion de la végétation

Pour les gestionnaires de réseaux électriques, l’analyse du dégagement entre les conducteurs et la végétation constitue souvent l’un des résultats les plus importants d’un relevé LiDAR. Grâce à ses 16 retours maximum par impulsion, l’AlphaAir 15 Pro peut enregistrer plusieurs niveaux de végétation ainsi que le terrain situé sous la canopée. La classification des différents retours permet ensuite de distinguer la végétation des conducteurs et de calculer les distances qui les séparent. La gestion de la végétation peut ainsi évoluer d’une appréciation essentiellement visuelle vers une analyse reposant sur des données 3D mesurables et reproductibles.

Ces caractéristiques sont également adaptées aux programmes d’inspection couvrant de longs corridors. Installé à bord d’un aéronef habité, l’AlphaAir 15 Pro peut opérer à plus de 1 000 m au-dessus du sol, à bonne distance de l’infrastructure. Le système peut être opérationnel dans les 15 minutes suivant son arrivée sur site, tandis que son SSD amovible de 512 Go permet plus de 8 heures d’acquisition continue. Conçu pour fonctionner entre -20 °C et +50 °C et doté d’un indice de protection IP64, le système a maintenu une qualité d’écho stable sur des conducteurs présentant différentes caractéristiques de réflectivité, depuis les torons en acier galvanisé jusqu’aux conducteurs ACSR moins réfléchissants.

Pour découvrir une autre application de l’AlphaAir 15 Pro, consultez notre étude de cas consacrée à la cartographie d’un corridor de pipeline de 70 km en Namibie en deux jours. Découvrez également comment le LiDAR aéroporté facilite les levés routiers et comment CHCNAV CoPre prend en charge le traitement des nuages de points.

Télécharger l'étude de cas complète (PDF)

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À propos de CHC Navigation

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