Levé LiDAR par drone en montagne : deux projets topographiques avec le CHCNAV X500

Les levés topographiques en montagne présentent des défis importants : relief escarpé, végétation dense, accès difficiles et conditions météorologiques changeantes. Les équipes doivent souvent parcourir de longues distances à pied, tandis que la photogrammétrie aérienne classique peine à restituer le terrain sous la couverture végétale. La cartographie LiDAR par drone apporte une solution à ces contraintes en combinant acquisition laser haute densité, positionnement GNSS précis et planification de vol adaptée au relief.

Deux projets réalisés en Chine illustrent cette approche. Dans le Guizhou, le drone CHCNAV X500 a couvert 1,7 km² de terrain montagneux en un seul vol. Sur le plateau du Sichuan, la même plateforme a été utilisée pour le levé topographique d’un corridor électrique de 135 km, à des altitudes dépassant 4 000 mètres.

Pourquoi les levés topographiques en montagne sont-ils complexes ?

Les reliefs montagneux imposent plusieurs contraintes aux opérations de topographie et de cartographie aérienne.

• Dénivelés importants. Un drone volant à altitude constante par rapport au point de décollage se rapproche des crêtes et s’éloigne du fond des vallées. Ces variations affectent la densité des points acquis et augmentent les risques liés aux obstacles.

• Végétation dense. La photogrammétrie restitue principalement les surfaces visibles, notamment la canopée. Le LiDAR multi-échos peut enregistrer des points au sol à travers les ouvertures de la végétation, permettant de reconstituer le relief sous le couvert forestier.

• Accès et décollages difficiles. Les zones plates et dégagées sont rares. Chaque déplacement entre deux sites de décollage peut mobiliser plusieurs heures et limiter la productivité des équipes.

• Altitude et conditions météorologiques. Le froid, le vent et la diminution de la densité de l’air peuvent réduire les performances de vol et compliquer la réalisation des missions.

Pour répondre à ces contraintes, les équipes doivent adapter la plateforme aérienne, le capteur LiDAR, le positionnement GNSS et les paramètres de vol aux caractéristiques du terrain.

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

Le premier projet concernait une zone montagneuse de 1,7 km² dans la province du Guizhou, caractérisée par des falaises abruptes, des rivières, des rizières en terrasses et une végétation dense. Le point culminant atteignait 1 200 mètres d’altitude, avec un dénivelé de 324 mètres sur l’ensemble du site. L’objectif était de produire un modèle 3D du terrain et une carte topographique à l’échelle 1:500 pour soutenir la conception d’un projet d’aménagement touristique.

L’équipe a utilisé le X500 équipé du système CHCNAV AlphaAir 10, combinant scanner LiDAR et caméra plein format de 45 MP.  L’AlphaAir 10 prend en charge jusqu’à huit retours par impulsion laser. Cette capacité permet d’enregistrer plusieurs surfaces situées le long du trajet du faisceau et d’obtenir des points au sol à travers les ouvertures de la canopée. Le système facilite ainsi la génération de modèles numériques de terrain dans les zones partiellement couvertes par la végétation. Avec cette configuration, le X500 offre une autonomie de vol pouvant atteindre 50 minutes, permettant de couvrir de grandes surfaces tout en limitant les déplacements entre les sites de décollage.

L’équipe a sélectionné une zone plane à mi-hauteur de la montagne pour effectuer le décollage. Le positionnement a été corrigé en post-traitement (PPK) à l’aide de données issues d’une station de référence accessible via le cloud. Cette méthode ne nécessitait pas de liaison continue avec une station de base GNSS pendant le vol. Elle a permis de planifier l’acquisition depuis un seul site de décollage. Pour comprendre les différences entre ces méthodes de positionnement, consultez notre guide sur les technologies GNSS PPK et RTK pour la cartographie par drone.

Les paramètres de vol ont été adaptés au relief :

Le mode de suivi du relief (Terrain Following) ajuste l’altitude du drone en fonction des variations topographiques. Il contribue à maintenir une distance d’acquisition plus régulière entre le capteur et le sol, améliorant ainsi l’homogénéité de la densité des points. Malgré un 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, avec 16 % de batterie restante à l’atterrissage. Le système de détection d’obstacles a identifié les arbres et une tour de télécommunications présents sur le parcours. La liaison vidéo longue portée a également permis au pilote de surveiller le déroulement de la mission.

Du nuage de points LiDAR à une carte topographique au 1/500e

Le traitement des données a été réalisé à l’aide des logiciels CHCNAV CoPre et CoProcess. Dans CoPre, les 12,2 Go de données ont été copiés en cinq minutes. Le logiciel a ensuite pris en charge le traitement des trajectoires, l’importation des données de correction PPK et la génération des résultats LiDAR et photogrammétriques.

Les durées de traitement enregistrées ont été les suivantes :

Le nuage de points colorisé, l’orthophoto et le modèle 3D ont été produits en une demi-journée.

CoProcess a ensuite permis de classifier les points LiDAR correspondant au sol, puis de générer un modèle numérique de terrain (MNT) et des courbes de niveau. Contrairement à un modèle numérique de surface (MNS), qui représente notamment la végétation et les bâtiments, le MNT décrit le relief du terrain après filtrage des éléments situés au-dessus du sol.

Aucun point d’appui au sol n’a été nécessaire pour le géoréférencement du projet. Six points de vérification mesurés indépendamment sur le terrain ont permis de contrôler les résultats, avec une erreur quadratique moyenne verticale (RMSE) de 1,8 cm, conforme aux exigences du levé.

Sichuan : levé LiDAR d’un corridor électrique à plus de 4 000 m d’altitude

Le deuxième projet concernait un corridor de ligne électrique de 220 kV sur 135 km, situé sur le plateau de Ganzi, dans la province du Sichuan. La mission nécessitait un levé topographique pour la conception du tracé, ainsi que la documentation des pylônes et des lignes électriques existants. Le corridor traversait des crêtes, des prairies, des gorges, des rivières et des sommets enneigés. Les altitudes variaient entre 2 985 et 4 461 mètres, soit un dénivelé de 1 476 mètres. L’altitude moyenne dépassait 4 000 mètres et les températures pendant les opérations atteignaient en moyenne −10 °C, avec des vents violents fréquents.

L’équipe a déployé le X500 avec le système LiDAR aéroporté AlphaAir 15 (AA15) et la caméra aérienne CHCNAV C5.

Trois éléments ont été déterminants pour la réalisation du projet.

• Station de base GNSS locale. En l’absence de couverture réseau RTK, une station de base a été installée sur un point de référence connu pour fournir les données nécessaires au positionnement précis.

• Planification avec suivi du relief. Avec près de 1 500 mètres de dénivelé, les trajectoires de vol devaient suivre les variations topographiques. Les profils prévus ont été vérifiés avant chaque mission afin de maintenir une distance de sécurité adaptée au terrain.

• Gestion des batteries. L’équipe disposait de six batteries interchangeables à chaud et d’une station de recharge BS10. Celle-ci peut accueillir six batteries et les recharger de 20 à 90 % en 40 minutes. Elle peut également alimenter des équipements complémentaires, notamment des tablettes et des téléphones.

Cette configuration a permis de maintenir les opérations de terrain dans un environnement où les déplacements, le froid et l’altitude compliquaient la logistique avec une acquisition des données a été achevée en 26 vols.

Le système LiDAR AA15 a enregistré des nuages de points haute densité, tandis que la caméra C5 a fourni les images nécessaires à la production d’orthophotos. Les données ont ensuite été traitées dans CoPre afin de générer des nuages de points colorisés et des représentations détaillées du terrain. Les coupes transversales réalisées dans les gorges boisées ont montré la capacité du LiDAR à restituer la surface du sol sous la végétation. Dix points de contrôle ont permis de vérifier une précision verticale de 2,5 cm. Dans CoProcess, les données LiDAR ont été classifiées pour produire le MNT et les courbes de niveau utilisés dans la conception du corridor électrique.

Les performances de cette mission, notamment les gains d’efficacité par rapport à l’équipement précédemment utilisé par le client, sont détaillées dans notre étude de cas sur la cartographie aérienne avec les technologies UAV et LiDAR.

Les enseignements de ces deux projets LiDAR en montagne

Malgré leurs différences d’échelle, d’altitude et d’application, les projets du Guizhou et du Sichuan démontrent l’intérêt de combiner une plateforme drone adaptée aux environnements exigeants, un capteur LiDAR multi-échos et un flux de traitement géospatial intégré.

1. Adapter le vol au relief. Le suivi du terrain contribue à préserver une distance d’acquisition régulière et à limiter les risques liés aux variations importantes d’altitude.
    
2. Réduire les déplacements sur le terrain. L’autonomie du X500 et sa liaison vidéo longue portée permettent de limiter le nombre de sites de décollage, un avantage important dans les zones montagneuses difficiles d’accès.
    
3. Mesurer le terrain sous la végétation. Les retours multiples du LiDAR permettent d’acquérir des points au sol à travers les ouvertures de la canopée. Leur classification facilite ensuite la production de MNT adaptés aux applications topographiques.
    
4. Simplifier le traitement des données. L’association de CoPre et de CoProcess permet de traiter les données LiDAR et les images aériennes, puis de produire des livrables géospatiaux sans multiplier les conversions entre logiciels tiers.

Une seule acquisition pour plusieurs livrables topographiques

Les données LiDAR et les images collectées lors d’une même campagne aérienne permettent de produire plusieurs résultats complémentaires.

La production de ces livrables à partir d’une même acquisition réduit le besoin de campagnes complémentaires et facilite le partage des données entre géomètres, ingénieurs et gestionnaires de projets. En terrain montagneux, où chaque déplacement sur site peut représenter plusieurs heures, cette continuité entre acquisition et traitement constitue un avantage opérationnel important.

Les deux projets montrent comment le LiDAR aéroporté peut répondre aux contraintes des levés topographiques en montagne : fortes pentes, végétation dense, accès limités et conditions de vol exigeantes. Dans le Guizhou, le CHCNAV X500 a permis de couvrir 1,7 km² en un seul vol et de produire une carte topographique avec une RMSE verticale de 1,8 cm. Dans le Sichuan, il a accompagné le levé d’un corridor électrique de 135 km dans un environnement situé à plus de 4 000 mètres d’altitude. En associant le drone X500, les systèmes LiDAR AlphaAir et les logiciels CoPre et CoProcess, CHCNAV propose un flux de travail intégré, de la planification des vols à la production des livrables topographiques.

Lorsque le survol d’un site est impossible, les systèmes de cartographie terrestre peuvent offrir une alternative. Notre étude de cas sur le scanner CHCNAV RS10 dans une zone d’exclusion aérienne présente une autre approche de l’acquisition de données 3D de précision.

Pour en savoir plus sur les technologies disponibles, consultez nos solutions de cartographie mobile 3D et de capture de la réalité.

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