Systèmes de cartographie mobile : flux de travail au sol ou par drone?

La cartographie mobile consiste à acquérir des données 3D précises pendant le déplacement d’une plateforme de capteurs, plutôt qu’à réaliser des mesures depuis des positions fixes. Deux approches sont aujourd’hui couramment utilisées : les systèmes de cartographie mobile au sol, installés sur un véhicule, un chariot ou une plateforme portable, et les systèmes de cartographie par drone, qui collectent les données depuis les airs. Ces deux méthodes permettent de produire des jeux de données 3D géoréférencés, mais elles répondent à des environnements, des livrables et des contraintes opérationnelles différents. Les systèmes au sol sont particulièrement performants pour les corridors, les infrastructures et les éléments verticaux, tandis que les drones permettent de couvrir rapidement de grandes surfaces et des zones difficiles d’accès.

Ce guide présente le fonctionnement de chaque flux de travail, leurs principales différences et les critères à prendre en compte pour choisir la solution la mieux adaptée à un projet de cartographie 3D.

Qu'est-ce qu'un système de cartographie mobile ?

Un système de cartographie mobile embarque une charge utile de positionnement et d’acquisition qui enregistre en continu l’environnement pendant le déplacement de la plateforme. Dans la plupart des solutions professionnelles, cette charge utile associe un récepteur GNSS, une centrale inertielle ou IMU, un scanner LiDAR ou une caméra, ainsi qu’un logiciel chargé de synchroniser, géoréférencer et traiter les données. Le GNSS positionne la plateforme dans un système de coordonnées, tandis que l’IMU mesure son roulis, son tangage, son cap, son accélération et ses mouvements. Le scanner LiDAR ou les caméras enregistrent ensuite la géométrie et l’apparence de l’environnement. Dans les zones où la réception GNSS est limitée, comme les tunnels, les intérieurs ou les environnements urbains denses, des technologies complémentaires peuvent être utilisées. Le SLAM, l’odométrie et les points de contrôle contribuent alors à maintenir et à vérifier la trajectoire.

Contrairement à une station totale ou à un scanner laser statique, qui effectue des mesures depuis une position fixe, un système mobile peut cartographier un corridor ou une zone en un seul passage continu. Il est donc particulièrement efficace pour les sites de grande taille, les projets linéaires et les environnements difficiles d’accès. Le système de cartographie mobile CHCNAV AU20 illustre cette approche. Installé sur un véhicule, il est conçu pour les levés routiers, la cartographie des infrastructures et la capture de données 3D à haute densité.

Comment un système de cartographie mobile garantit-il sa précision ?

La précision d’un levé réalisé en mouvement repose sur la combinaison de plusieurs sources de positionnement. Aucun capteur ne suffit à lui seul à produire une trajectoire fiable dans toutes les conditions. Le récepteur GNSS fournit la position globale de la plateforme. Des corrections en temps réel ou en post-traitement, comme le RTK ou le PPK, améliorent ensuite la précision de cette position. L’IMU mesure plusieurs fois par seconde l’orientation et les mouvements de la plateforme. Elle permet de maintenir la continuité de la trajectoire lorsque la visibilité des satellites diminue temporairement, par exemple à proximité de bâtiments élevés, sous un pont ou sous une végétation dense.

Dans certaines configurations terrestres ou portables, le SLAM complète le GNSS et l’IMU en comparant les balayages LiDAR successifs avec la géométrie de l’environnement. Il peut ainsi estimer le déplacement de la plateforme lorsque le signal satellite est faible ou indisponible. Cette technologie ne remplace toutefois pas les bonnes pratiques de levé. L’étalonnage des capteurs, la synchronisation temporelle, les fermetures de boucle, les points de contrôle et la vérification de la trajectoire restent essentiels pour obtenir des résultats fiables. Le logiciel de traitement fusionne ces différentes sources afin de calculer une trajectoire cohérente. Chaque point LiDAR et chaque image sont ensuite associés à cette trajectoire pour produire un jeu de données 3D mesurable et géoréférencé.

Cartographie mobile au sol

Les systèmes de cartographie mobile au sol capturent l’environnement depuis le niveau de la rue ou à proximité immédiate des éléments à relever. Ils peuvent être installés sur une voiture, un véhicule de levé, un train, un chariot ou une plateforme portable. Cette approche permet de collecter des données détaillées sur les chaussées, les bordures, les façades, la signalisation, les équipements urbains, les réseaux, les infrastructures ferroviaires, les tunnels et les espaces intérieurs. Comme le capteur passe souvent à faible distance des objets, le nuage de points obtenu peut être particulièrement dense. La cartographie mobile au sol convient donc aux corridors routiers et ferroviaires, aux inventaires d’actifs, aux levés urbains et aux projets nécessitant une représentation précise des structures verticales.

Les plateformes terrestres sont également utiles lorsque l’accès aérien est limité, réglementé ou impossible. Elles peuvent collecter des données dans des tunnels, sous des ouvrages ou à l’intérieur de bâtiments, là où un drone ne peut pas intervenir. Dans les canyons urbains, sous le couvert végétal ou dans les tunnels, le signal GNSS peut toutefois être dégradé. Le système doit alors s’appuyer davantage sur l’IMU, le SLAM, l’odométrie et le post-traitement. La performance dépend de la durée du parcours, de la géométrie des éléments visibles et de la capacité à utiliser des points de contrôle ou à refermer la trajectoire. Dans un environnement long et répétitif, comme un tunnel uniforme, le SLAM peut disposer de moins de références géométriques pour limiter la dérive. La principale limite de la cartographie mobile au sol reste la ligne de visée. Le système cartographie principalement ce qu’il peut observer depuis son itinéraire. Les toitures, les terrains éloignés de la route, les zones fermées et certains espaces en hauteur peuvent être difficiles à relever uniquement depuis le sol.

Cartographie par drone

La cartographie par drone offre une perspective différente en capturant le site depuis les airs. Un drone professionnel suit généralement une mission de vol préprogrammée et collecte des images, des données LiDAR ou une combinaison des deux. Cette méthode est particulièrement adaptée aux grandes surfaces, aux terrains dégagés, aux carrières, aux stocks de matériaux, aux terres agricoles, aux chantiers de terrassement et aux zones dangereuses ou difficiles d’accès. Une plateforme comme le drone CHCNAV X500 peut couvrir rapidement des sites qu’une équipe terrestre mettrait beaucoup plus de temps à parcourir. Elle réduit également la nécessité d’envoyer des opérateurs sur des pentes, des talus, des zones instables ou des terrains accidentés.

Le choix de la charge utile détermine la nature des données et des livrables produits. Une caméra permet de réaliser un levé photogrammétrique et de générer des orthophotoplans, des modèles texturés et des nuages de points calculés à partir des images. Une charge utile LiDAR, comme le CHCNAV AlphaAir 10, mesure directement la distance entre le capteur et les surfaces. Elle peut enregistrer plusieurs retours laser, ce qui facilite la détection du terrain sous une végétation partielle et la génération de modèles de sol nu. La cartographie par drone est particulièrement efficace lorsqu’un projet nécessite une couverture étendue et une vue globale du terrain. Elle permet de relever les toitures, les surfaces ouvertes, les carrières, les stocks et les zones éloignées des voies d’accès. Elle présente néanmoins certaines limites. Les façades, les zones situées sous des surplombs, les structures couvertes et les environnements intérieurs sont moins visibles depuis le ciel. Sous une végétation très dense, le nombre de signaux laser atteignant le sol peut également être réduit.

Quels livrables peut produire un levé de cartographie mobile ?

Quelle que soit la plateforme utilisée, le résultat initial est généralement un ensemble de données 3D géoréférencées. Le produit principal est souvent un nuage de points, composé d’un grand nombre de points mesurés par le LiDAR ou calculés à partir d’images. Ces données peuvent ensuite être transformées en orthophotoplans, plans à l’échelle, modèles numériques de terrain, modèles numériques de surface, courbes de niveau, profils, coupes transversales, inventaires d’actifs ou modèles 3D destinés à la conception et à l’inspection. Les équipes peuvent également utiliser ces données pour calculer des volumes, suivre l’avancement des travaux, détecter des changements ou mettre à jour les registres d’infrastructures.

Lorsque les levés au sol et aériens sont réalisés dans le même système de coordonnées, leurs données peuvent être combinées. Un modèle aérien peut fournir une vue d’ensemble du site, tandis que les acquisitions terrestres ajoutent les détails des façades, des routes, des tunnels et des équipements situés sous les ouvrages. La plateforme détermine donc moins la nature générale du livrable que les surfaces et les détails qu’il sera possible d’extraire avec le plus d’efficacité. Un système au sol est généralement plus performant pour les éléments verticaux situés à courte distance, tandis qu’un drone est mieux adapté aux terrains étendus, aux toitures et aux zones inaccessibles.

Comparaison entre cartographie mobile au sol et cartographie par drone

Choisir le bon flux de travail

Le choix entre un système de cartographie mobile au sol et un flux de travail par drone dépend principalement de la configuration du site, des livrables attendus et du niveau de détail requis. 

• Un système au sol est généralement préférable lorsque le projet concerne une route, une voie ferrée, un tunnel ou un environnement urbain. Il est également adapté lorsque les façades, la signalisation, les équipements situés en bordure de route et les détails à courte distance sont prioritaires.

• La cartographie par drone convient davantage aux sites vastes ou dégagés, aux terrains difficiles d’accès et aux projets nécessitant une représentation globale vue du ciel. Elle est particulièrement efficace pour les carrières, les travaux de terrassement, les terres agricoles, les stocks de matériaux et les zones présentant des risques pour les équipes au sol. Le LiDAR par drone peut également être utilisé lorsque le projet nécessite une modélisation du terrain sous une végétation partielle. Le niveau de pénétration dépend toutefois de la densité du couvert, de la configuration du capteur et des paramètres de vol.

Dans de nombreux projets, les deux méthodes sont complémentaires. Le drone capture le terrain, les toitures et les espaces ouverts, tandis que le système terrestre complète les données avec les rues, les façades, les tunnels et les zones situées sous les surplombs. Lorsque les deux jeux de données sont géoréférencés dans le même système de coordonnées, ils peuvent être fusionnés pour produire un modèle 3D plus complet. La valeur d’une équipe de topographie expérimentée réside alors dans sa capacité à choisir la plateforme adaptée à chaque partie du site et à intégrer les résultats dans un même flux de travail.

Questions fréquentes sur la cartographie mobile

Quelle est la différence entre la cartographie mobile et la cartographie par drone ?

La cartographie mobile désigne l’acquisition de données géospatiales pendant le déplacement d’une plateforme de capteurs. La cartographie mobile au sol utilise un véhicule, un chariot ou une plateforme portable. La cartographie par drone repose sur une plateforme aérienne équipée de caméras, d’un LiDAR ou des deux. Ces deux méthodes permettent de produire des données 3D géoréférencées, mais elles observent le site depuis des angles différents et répondent à des besoins opérationnels distincts.

La cartographie par drone est-elle plus précise que la cartographie au sol ?

Aucune méthode n’est automatiquement plus précise que l’autre. La précision dépend de la charge utile, du système GNSS, de l’IMU, de l’étalonnage, de la méthode de correction, des points de contrôle, des conditions d’acquisition et du traitement des données. Les systèmes terrestres capturent généralement davantage de détails à courte distance sur les infrastructures et les surfaces verticales. Les drones permettent de couvrir plus efficacement de grandes zones ou des sites difficiles d’accès. La précision doit donc être évaluée en fonction du flux de travail complet et du livrable attendu, et non uniquement selon le type de plateforme.

La cartographie mobile peut-elle fonctionner sans signal GNSS ?

Un système de cartographie mobile au sol peut poursuivre l’acquisition pendant des interruptions limitées du signal GNSS grâce à l’IMU, au SLAM, à l’odométrie et aux points de contrôle, selon la configuration et l’environnement. La précision finale doit néanmoins être vérifiée par un traitement approprié et des contrôles qualité. La cartographie professionnelle par drone nécessite généralement une réception GNSS suffisante pour assurer la navigation, la sécurité du vol et le géoréférencement précis des données.

Les solutions CHC Navigation de capture de la réalité en 3D associent systèmes de cartographie mobile, drones professionnels, capteurs LiDAR, technologies GNSS/INS et logiciels de traitement afin de prendre en charge ces différents flux de travail, depuis la collecte des données jusqu’à la production de livrables géospatiaux exploitables.

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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 [Huace:300627.SZ], rendez-vous sur : https://geospatial.chcnav.com/about/overview