Comment choisir un scanner laser 3D pour votre projet

Personne ne commence par choisir une technologie de numérisation lorsqu'il s'agit de prendre cette décision. C'est d'abord un projet qui se présente : un bâtiment occupé qu'il faut modéliser avant une rénovation, un corridor ferroviaire qu'il faut inspecter entre deux fermetures de ligne, un stock qu'il faut mesurer avant la fin du mois.

Le scanner est l’outil qui permet de mener à bien cette tâche en respectant la tolérance exigée par le contrat, dans les délais impartis.

Le scanner idéal n’est pas nécessairement celui qui offre la plus grande portée, le nuage de points le plus dense ou le taux de précision le plus bas. Il s’agit d’un système capable de produire des données fiables pour le livrable requis, dans les conditions réelles du projet.
 

Ce guide est donc structuré de manière à refléter le processus décisionnel réel. Il part du type de projet et du livrable qu’il génère, oriente chaque cas vers la solution qui lui convient, puis compare les plateformes et les spécifications.

Si vous souhaitez d’abord comprendre la technologie sous-jacente, notre guide sur le fonctionnement de la technologie LiDAR aborde les aspects physiques ; cet article part de ces connaissances et se concentre sur le choix.

Commencez par le produit final, pas par le scanner

Notez tout ce qui quitte votre bureau à la fin du chantier. Une maquette « tel que construit » d’un local technique, un plan d’étage, un volume de stock, une vérification des conflits par rapport à une conception, une surface topographique, un dossier patrimonial. Cette simple phrase définit la précision dont vous avez besoin, la densité dont vous avez besoin et, tout aussi important, la densité dont vous n’avez pas besoin.
 

Si cela vient en premier, c'est parce que les spécifications de numérisation sont ouvertes. De nombreux scanners peuvent produire des nuages de points denses. Très peu de projets en ont besoin. Un plan d’étage nécessite une géométrie qui résiste à la conversion en lignes 2D. Une vérification des interférences nécessite que le tracé d’une canalisation soit au bon endroit, dans les limites d’une tolérance déjà définie par l’ingénieur. Définir le livrable transforme une comparaison ouverte en une comparaison délimitée, et une comparaison délimitée aboutit généralement à une réponse évidente.

La question clé n’est pas « Quel scanner collecte le plus de données ? », mais « Quel système produit les informations requises par le projet, avec la précision requise, tout en nécessitant un effort acceptable sur le terrain et lors du traitement ? »

Retrouvez votre projet dans ce tableau

Voici les cas d'utilisation qui représentent la majeure partie des travaux de cartographie 3D, avec le résultat attendu pour chacun d'entre eux et la plateforme qui y est adaptée. Repérez la ligne qui correspond le mieux à votre projet : votre sélection se réduira alors à un ou deux systèmes.

La description complète de chaque scénario, avec les flux de travail et les logiciels associés, se trouve sur la page consacrée aux solutions de cartographie mobile en 3D et de capture de réalité. Ce qui suit ici concerne la partie que cette page n’aborde pas : comment déterminer dans quel scénario vous vous trouvez réellement, et ce qu’il faut vérifier avant de valider votre choix.

Cartographie d'intérieur et documentation « tel que construit »

Les intérieurs constituent le cas de figure où la méthode de numérisation est dictée par le bâtiment lui-même plutôt que par le cahier des charges. Il faut installer un trépied, le déplacer et le réinstaller dans chaque pièce, ce qui, dans un bâtiment occupé, revient à gêner les occupants pendant une semaine. À la place, on se déplace dans l’espace avec un scanner SLAM portable ; c’est pourquoi la numérisation d’un étage, qui nécessite habituellement une journée d’interruption des activités, ne prend qu’une heure, et pourquoi les cages d’escalier, les contremarches et les locaux techniques sont pris en compte plutôt que d’être ignorés.

Le résultat fourni est généralement un relevé « tel que construit » : un nuage de points destiné à la planification de travaux de rénovation, à la gestion des installations ou à un flux de travail « Scan-to-BIM ». Lorsque le travail se déroule entièrement à l’intérieur, le RS7 est le modèle le plus adapté. Lorsque la mission se déroule à la fois à l’intérieur et à l’extérieur du bâtiment, le RS10 intègre la technologie GNSS RTK : la trajectoire suivie reste ainsi liée à un référentiel extérieur connu et s’appuie uniquement sur le SLAM une fois à l’intérieur.

Numérisation vers le BIM et construction intelligente

La question ici n'est pas celle de la couverture, mais celle de la tolérance. Un modèle BIM créé pour la détection des conflits intègre une tolérance définie par l’ingénieur, et cette valeur détermine si une trajectoire de balayage est suffisante ou si les zones critiques nécessitent également des relevés statiques. Dans la pratique, de nombreux projets combinent les deux approches : un appareil portable pour le volume du bâtiment, et un trépied pour les rares endroits où un conflit serait coûteux à résoudre.

Cette approche hybride s’avère souvent plus efficace que d’appliquer la méthode de numérisation la plus précise à chaque partie du projet.

Cartographie des corridors, chemins de fer et infrastructures

Les chantiers linéaires constituent le seul cas où la longueur du chantier devient un avantage plutôt qu'un coût, à condition que la plate-forme puisse continuer à avancer. Une route, un corridor ferroviaire ou un tunnel capturés en un seul passage à la vitesse de conduite offrent un débit qu'aucune autre méthode ne peut égaler, et un système multi-plateforme tel que l'AlphaUni 20 (AU20) est conçu pour cela, avec notamment la possibilité de passer d'une utilisation embarquée à une utilisation aérienne au sein d'un même projet.
 

Il est utile de connaître les limites avant de s'engager. On ne capture que ce qui est visible depuis la route ; la plateforme doit pouvoir y accéder, et la précision repose sur le positionnement et la solution inertielle plutôt que sur le scanner seul. Les tronçons inaccessibles en véhicule sont généralement la raison pour laquelle un projet de corridor finit par nécessiter également une partie du parcours en vol.

Le choix ne se résume donc pas toujours à une opposition entre le mode routier et le mode aérien. De nombreux grands projets de corridors combinent plusieurs plateformes en fonction de l’accessibilité, des exigences de sécurité et du résultat final attendu.

Exploitation minière, aménagement du territoire et sylviculture

Le choix des sites ouverts dépend de la superficie et des obstacles présents. Pour les grandes surfaces à découvert, le LiDAR par drone est souvent la méthode la plus efficace, en particulier lorsque le relief, la végétation ou les conditions d’accès rendent les levés au sol peu efficaces. Au-dessus de la végétation, le LiDAR présente un avantage, car les impulsions laser permettent souvent de récupérer des informations sur le sol là où les méthodes optiques peinent à le faire. C’est ce qui permet à une même plateforme de servir à la fois à l’évaluation des volumes de stocks et à celle de la biomasse.
 

Le choix parmi la gamme des solutions aéroportées dépend davantage de la taille de la zone à couvrir et de l’altitude de vol que de la précision : l’AlphaAir 6 convient aux travaux courants sur site et en terrain, tandis que l’AlphaAir 15 Pro constitue l’option à longue portée lorsque la zone est suffisamment vaste pour que voler à une altitude plus basse nécessiterait un trop grand nombre de sorties. Les deux nécessitent un cadre opérationnel : planification de vol, autorisations, conditions météorologiques et une taille minimale de projet en dessous de laquelle le projet n’est pas rentable.

Quatre questions qui permettent d'affiner encore davantage la sélection

Une fois que vous savez dans quel scénario vous vous trouvez, quatre questions permettent de déterminer quel système y correspond :

Quelle est la taille du site et comment est-il agencé ? Ce qui importe, ce n’est pas la superficie, mais la forme : les sites linéaires favorisent un scanner qui se déplace en continu, tandis que les sites fermés favorisent un scanner qui reste immobile.

Comment se présente l’accès ? Pouvez-vous installer un trépied à plusieurs reprises, ou le site est-il en activité, encombré ou dangereux pour y rester debout longtemps ? Avez-vous un ciel dégagé au-dessus de vous pour le GNSS, ou êtes-vous à l’intérieur, sous un auvent ou sous terre ?

Quelle tolérance est stipulée dans le contrat ? Pas celle que vous souhaiteriez, mais celle qui sera vérifiée. Un travail au millimètre près sur les fondations d’une machine et un travail au centimètre près sur un tracé routier ne relèvent pas des mêmes exigences.

Qui traite les données, et de combien de temps dispose-t-il ? C’est la question la plus souvent négligée, et c’est généralement celle qui détermine si l’achat d’un scanner était judicieux. Une méthode qui permet de gagner une heure sur le terrain mais qui ajoute une journée de travail au bureau ne constitue pas un gain.

Les quatre plateformes, côte à côte

Les mêmes informations présentées sous un autre angle, à l'intention des lecteurs qui savent déjà quelle plateforme ils envisagent d'adopter et qui souhaitent connaître le coût que cela représente pour eux.

La plupart des organisations qui effectuent régulièrement des analyses se retrouvent avec deux de ces solutions plutôt qu'une seule, car les compromis sont réels et aucune plateforme ne répond à tous les scénarios présentés dans le premier tableau.

Aucune plateforme n'est optimale pour toutes les combinaisons possibles de précision, de couverture, d'accès et de coût.

Précision indiquée dans la fiche technique et précision sur le terrain

La précision spécifiée est mesurée dans des conditions que votre projet ne reproduira pas. Il s'agit d'un chiffre réel et utile à des fins de comparaison, mais il correspond à une seule mesure effectuée sur une surface régulière, à une distance donnée et dans des conditions contrôlées. Le chiffre qui détermine si votre produit final est conforme est différent, et il résulte de quatre éléments.

La mesure de distance elle-même, qui est celle mentionnée dans la spécification. L’alignement qui relie des balayages distincts ou une trajectoire parcourue à pied dans un seul système de coordonnées, ce qui, pour de nombreux projets, génère davantage d’erreurs que la mesure de distance. Le géoréférencement qui relie l’ensemble du nuage de points à des coordonnées du monde réel ; c’est là que la qualité du GNSS et les points de contrôle jouent un rôle déterminant. Et la surface elle-même, car les surfaces sombres, humides, brillantes ou présentant un angle de réflexion rasant renvoient toutes moins de signal que la cible de test utilisée pour la spécification.

Conséquence pratique : lorsque l’on compare deux scanners présentant une précision nominale similaire, la question la plus pertinente est de savoir lequel fournit un enregistrement fiable des trois autres éléments. Un système qui rend compte de la qualité de sa trajectoire et permet de la vérifier par rapport à des points de contrôle a davantage de valeur dans le cadre d’un projet soumis à un audit qu’un système affichant un chiffre nominal légèrement supérieur.

Les frais autres que le prix d'achat

Durée de traitement. Renseignez-vous sur le temps nécessaire pour traiter un ensemble de données représentatif, du téléchargement jusqu'à l'obtention du résultat, sur le matériel dont vous disposez déjà. Demandez à voir le résultat plutôt que de vous contenter d'une explication verbale.
 

Logiciels. Vérifiez si le traitement est inclus ou fait l'objet d'une licence distincte, et si les formats d'exportation sont compatibles avec les logiciels que vos clients utilisent réellement, sans étape de conversion entraînant une perte d'informations.
 

Corrections. Toute méthode reposant sur le GNSS dépend d’une source de correction, qu’il s’agisse d’une station de base locale, d’un service réseau ou de corrections transmises par satellite. Cela représente un coût d’exploitation et, dans certaines régions, pose un problème de disponibilité.
 

Formation et temps de travail du personnel. Les méthodes utilisant des appareils portables sont rapides à prendre en main, mais il faut plus de temps pour les maîtriser ; cette différence se reflète dans le nuage de points, sous la forme de lacunes de couverture détectées après le départ de l'équipe du site.
 

Stockage des données. Les nuages de points à densité maximale s'accumulent rapidement, et leur archivage relève souvent d'une obligation contractuelle plutôt que d'un choix.

Trois projets et le scanner qui leur convient

Rénovation d'un immeuble de quatre étages, occupé. Le livrable est un modèle « tel que construit » destiné à la coordination des études. Le site est confiné, l'accès est difficile, la tolérance est de l'ordre du centimètre et le bâtiment ne peut pas être fermé. La technologie SLAM portable est la solution idéale : la couverture est complète, l'équipe ne gêne pas les occupants pendant une semaine et la tolérance est largement à portée.
 

Un corridor routier de 30 km pour la conception d'un resurfaçage. Le livrable est un modèle de surface le long d'un ouvrage linéaire à ciel ouvert. Le balayage embarqué sur véhicule est la solution idéale, car c’est la seule méthode qui transforme la longueur du site en avantage plutôt qu’en coût.
 

Un levé de réception des fondations d’une machine. Le résultat attendu est un petit nombre de mesures avec une tolérance stricte, qui seront vérifiées. Le balayage sur trépied, ou dans certains cas une station totale plutôt qu’un scanner, est la solution idéale. C’est le cas où la méthode offrant le débit le plus élevé n’est pas la bonne réponse.

Les questions à poser avant de vous engager

Demandez une démonstration sur un site similaire au vôtre plutôt que dans un showroom, et demandez à obtenir les données brutes de cette démonstration, et pas seulement le résultat final. Renseignez-vous sur la précision lorsque la trajectoire est mauvaise plutôt que lorsqu’elle est bonne, car c’est ce cas de figure qui fera la différence en cas de litige concernant le résultat final. Demandez à quoi ressemble le processus de travail lorsqu’un problème survient sur le chantier, et dans quel délai une équipe peut s’en rendre compte. Demandez qui assure le support technique du logiciel ainsi que du matériel, et depuis quel endroit.
 

Un scanner laser 3D est un outil de production plutôt qu’un simple achat, et le bon choix est celui qui correspond au projet, au site et au bureau qui le gère. Si vous comparez différents systèmes, la gamme CHC Navigation LiDAR et de numérisation 3D comprend des plateformes portables, montées sur véhicule et aériennes ; notre note sur la capture de la réalité explique ce qu’il advient du nuage de points une fois la numérisation terminée.

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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 accroître 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