Levé topographique par LiDAR à l'aide d'un drone en terrain montagneux

Les sites de montagne comptent parmi les endroits les plus difficiles pour réaliser un levé topographique. Les équipes passent des heures à rejoindre chaque point à pied, la végétation masque le sol et les conditions météorologiques peuvent rendre un site inaccessible pendant plusieurs jours. La photogrammétrie aérienne est utile, mais sur un terrain escarpé et boisé, une caméra ne voit que la cime des arbres et non le sol en dessous. Cet article suit deux projets menés en Chine : un levé topographique dans le Guizhou et un levé du tracé d’une ligne électrique sur le plateau du Sichuan, où le drone CHC Navigation X500 a effectué des relevés LiDAR aériens au-dessus d’un terrain que les équipes au sol et les drones conventionnels peinent à couvrir.

Pourquoi les reliefs montagneux compliquent la cartographie aérienne

Quatre problèmes se posent lors de presque tous les levés topographiques en montagne :
 

• De grands dénivelés. Un drone volant à une altitude fixe se trouve trop haut au-dessus des vallées et trop près des crêtes. La densité des points et l'échelle de l'image varient d'un endroit à l'autre du site, et la marge de sécurité diminue là où la pente s'accentue.
   
• Une végétation dense. La photogrammétrie modélise la canopée. Un relevé nécessitant de visualiser la surface du sol requiert un capteur capable de voir à travers celle-ci.
   
• Peu de sites de décollage. Les terrains plats et dégagés sont rares. Chaque déplacement entre deux vols entraîne une perte de temps à pied.
   
• Conditions météorologiques et altitude. Le vent, le froid et l'air raréfié réduisent la durée de vol et mettent à l'épreuve la stabilité de l'appareil.

Guizhou : 1,7 km² de terrain escarpé en un seul vol

Le premier projet portait sur une zone montagneuse d’environ 1,7 kilomètre carré dans la province du Guizhou, comprenant des rivières, des rizières en terrasses et une végétation dense et mixte. Le point culminant se situe à 1 200 mètres et le dénivelé sur l'ensemble du site est de 324 mètres. L'exploitant avait besoin d'un modèle 3D de la zone pour gérer le terrain et d'une carte topographique à l'échelle 1:500 pour la conception d'un projet de développement touristique.

L'équipe a fait voler le X500 équipé de l'AlphaAir 10, un système LiDAR et RVB doté d'un appareil photo plein format intégré de 45 MP. L'AlphaAir 10 renvoie jusqu'à 8 échos par impulsion, ce qui permet au laser d'atteindre le sol à travers les ouvertures de la canopée, et le X500 peut voler jusqu'à 50 minutes avec cet équipement à bord.
 

Le choix du site de décollage a donné le ton à l’ensemble de la mission. L’équipe a choisi un emplacement plat à mi-hauteur de la montagne. Comme les données de positionnement ont été traitées a posteriori à l’aide des données d’une station de base cloud (PPK), le drone n’avait pas besoin d’une liaison continue avec une station de base au sol, et un seul point de décollage a suffi pour couvrir l’ensemble de la zone. Notre guide sur les méthodes GNSS PPK et RTK pour la cartographie par drone explique la différence entre ces deux techniques.

Le mode « Terrain Following » maintient le drone à une altitude constante au-dessus du sol plutôt qu'au-dessus du point de décollage, ce qui permet d'obtenir une densité de points homogène, du fond de la vallée jusqu'à la crête. Par vent de force 4 et une température moyenne de 10 °C, le X500 a couvert l'intégralité des 1,7 km² en un seul vol de 43 minutes et s'est posé avec 16 % de batterie restante. Son système de détection d’obstacles a repéré des arbres et une tour de télécommunication le long du parcours, et la liaison vidéo de 20 km a permis au pilote de rester en contact avec l’appareil tout au long du vol.

Des données brutes à une carte topographique au 1/500e

Le traitement s'est déroulé au sein d'une chaîne logicielle unique. Dans CoPre, 12,2 Go de données ont été copiés en cinq minutes et traités via un flux de travail guidé qui télécharge automatiquement les données de la station de base cloud.

Le nuage de points coloré, l’orthophoto réelle et le modèle 3D ont été prêts en une demi-journée. CoProcess a ensuite filtré le nuage de points jusqu’au sol et généré le MNT et les courbes de niveau, éléments d’une carte topographique que la photogrammétrie aérienne classique ne produit pas automatiquement. Aucun point de contrôle au sol n’a été posé. Six points de contrôle mesurés sur le terrain ont permis d’obtenir une précision verticale (RMSE) de 1,8 cm, ce qui est conforme à la norme du projet.

Sichuan : étude du tracé d'une ligne électrique à plus de 4 000 mètres d'altitude

Le deuxième projet illustre le même processus à une échelle bien plus grande et dans des conditions plus difficiles. Sur le plateau de Ganzi, dans le Sichuan, un projet de ligne de transport d’électricité de 135 km à 220 kV a nécessité un levé topographique pour la conception du tracé, ainsi qu’une inspection des pylônes et des lignes existants. Le tracé traverse des crêtes, des prairies, des sommets enneigés, des rivières et des gorges, entre 2 985 m et 4 461 m d’altitude. Le dénivelé atteint 1 476 m, l’altitude moyenne est supérieure à 4 000 m, et pendant le levé, la température moyenne était de -10 °C avec des vents violents fréquents.

Trois choix ont permis de rendre le projet réalisable :
 

• Une station de base locale. La zone ne bénéficiant d’aucune couverture réseau RTK, l’équipe a installé une station de base GNSS sur un point de contrôle connu situé à proximité.
   
• Suivi du relief. Avec près de 1 500 mètres de dénivelé entre le point le plus bas et le point le plus haut, une altitude de vol fixe n'était pas sûre. Les trajectoires suivaient le relief, et le profil prévu était vérifié par rapport au terrain avant chaque vol.
   
• Alimentation continue. L'équipe disposait de six batteries remplaçables à chaud et d'une station de recharge BS10, soit suffisamment pour une journée complète sur le terrain. La BS10 peut accueillir six batteries et les recharger de 20 % à 90 % en 40 minutes ; elle fait également office de batterie externe pour les tablettes et les téléphones.
   

Le X500 était équipé d’un système LiDAR aéroporté ainsi que d’une caméra aérienne C5 et a achevé la collecte des données en 26 vols. Dans CoPre, l’équipe a généré l’orthophoto et un nuage de points en couleurs réelles. Les coupes transversales à travers la végétation la plus dense des gorges montrent une surface au sol continue et très dense, et dix points de contrôle ont permis d’obtenir une précision verticale de 2,5 cm. CoProcess a ensuite généré le MNT et les courbes de niveau pour la conception de l’itinéraire. Nous avons présenté les résultats de terrain de ce levé, y compris le gain d’efficacité par rapport au drone utilisé auparavant par le client, dans notre article de 2025 consacré à la cartographie aérienne à l’aide de drones et de la technologie LiDAR.

Ce que ces deux projets ont en commun

Des provinces différentes, des altitudes différentes et des utilisations finales différentes, mais le même processus de travail s'est avéré efficace dans les deux cas :
 

1. Planifier en fonction du relief. Le suivi du relief permet de maintenir une densité de points homogène et de garder l'appareil à une altitude sûre lors de forts dénivelés.
    
2. Réduire le nombre de sites de décollage. Une longue autonomie de vol et une liaison vidéo de 20 km permettent de limiter les déplacements, ce qui est particulièrement important lorsque les terrains plats sont rares.
    
3. Voir à travers la canopée. Plusieurs échos par impulsion laser atteignent le sol sous la végétation ; le MNT décrit donc le relief et non la cime des arbres.
    
4. Traitement en une seule chaîne. CoPre et CoProcess traitent les données depuis la capture brute jusqu'aux livrables finaux sans transfert manuel entre les programmes.

Une seule enquête, plusieurs résultats attendus

Comme ces cinq données proviennent toutes d’une même campagne de vol, les équipes ne retournent pas sur place pour récupérer les données manquantes, ce qui s’avère long et coûteux en milieu montagneux. Lorsque le survol est interdit, un processus au sol peut remplir la même fonction, comme dans le cadre de notre projet de cartographie topographique RS10 mené dans une zone d’exclusion aérienne. Pour découvrir notre gamme complète de systèmes aéroportés et au sol, consultez nos solutions de cartographie mobile 3D.

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À propos de CHC Navigation

CHC Navigation (CHCNAV) développe des solutions avancées de cartographie, de navigation et de positionnement conçues pour améliorer la productivité et l'efficacité. Au service de secteurs tels que le géospatial, l'agriculture, le contrôle des machines et l'autonomie, CHCNAV propose des technologies innovantes qui donnent les moyens d'agir aux professionnels et favorisent le progrès de l'industrie. Avec une présence mondiale couvrant plus de 140 pays et une équipe de plus de 2 200 professionnels, CHC Navigation est reconnue comme un leader dans le secteur géospatial et au-delà. Pour plus d’informations sur CHC Navigation [300627.SZ], rendez-vous sur : https://geospatial.chcnav.com/about/overview