La Numérisation et Modélisation 3D Terrestre (Scanner Laser 3D)
Les relevés topographiques par Scanner 3D ou Lasergrammétrie, aussi appelés Numérisation et Modélisation 3D ou encore “laser-scanning” en anglais font désormais partie du quotidien de l’ingénieur géomètre topographe.
Cette technologie, apparue au milieu des années 1990, s’est très vite révélée d’une performance et d’une rapidité indiscutable. Aujourd’hui, grâce à l’évolution des capteurs, des appareils photos numériques et des techniques de géoréférencement, ce procédé non invasif et complémentaire à la photogrammétrie, offre des possibilités inégalables de modélisation tridimensionnelle de notre environnement.
En effet, c’est le LiDAR terrestre qui se cache derrière la dénomination de “scanner laser 3D”, ce procédé reste une technique de numérisation parmi d’autres.
Les différents Scanners laser 3D, reposant sur la technologie du LiDAR
Un scanner laser 3D est d’apparence comparable à d’autres types d’instruments de télémesure habituellement utilisés par les ingénieurs géomètres topographes, telles que les stations totales.
Cet instrument permettant l’acquisition et la numérisation de données tridimensionnelles sur un objet physique quelconque. Grâce au balayage d’un faisceau laser, il enregistre jusqu’à un million de points géo-référencés par seconde. L’assemblage successif des nuages de points acquis servent à reproduire un modèle numérique 3D ultra-réaliste de l’objet scanné.
Un scanner laser 3D se compose :
- D’un système laser chargé d’émettre une onde lumineuse,
- D’un télescope qui récoltera l’onde retour,
- D’une chaîne de traitement qui quantifie le signal reçu.
En effet, le but du scanner-laser 3D est de chronométrer le temps mis par une impulsion laser pour partir du scanner et en revenir après rebond sur l’objet visé.
La position 3D d’un point est calculée dans un repère local (O, x, y, z) lié au scanner laser. Les données extraites du faisceau laser sont l’angle horizontal (AH), l’angle vertical (AV) et la distance inclinée (DP) ou la distance horizontale (DH).
Nuage de points 3D dans un repère (X,Y,Z)
Par la suite, vient le traitement bureau de toutes les données recueillies sur terrain.
On commence par la vérification du bon géoréférencement des données issues des scans ainsi que la bonne densité de ces données prises sur terrain à partir de différentes stations. Puis vient l’assemblage des différents nuages de points avec le nettoyage des bruits et des éléments inintéressants pour notre projet.
Nuage de points assemblé et nettoyé avec visualisation par élévation
Enfin vient la colorisation du nuage de points final grâce à:
- Une valeur fonction de la réflectivité de l’objet,
- Des valeurs RVB obtenues via une caméra numérique.
Nuage de points colorisé
La société B.2.E. « Bureau d’Etudes Et d’Evaluations » possède la dernière technologie en terme de Lasergrammétrie terrestre;
Elle dispose d’un scanner 3D Trimble SX10, qui est un scanner laser 3D avec option de station totale robotisée permettant de vérifier le cheminement sur terrain direcement lors du levé, et qui fait l’acquisition 3D à une vitesse de 26 600 points par seconde avec une grande précision sur la totalité de sa portée de mesure qui peut atteindre 600 m. Ses applications sont multiples:
- Levés topographiques généraux
- Levés de routes et corridors
- Levés volumétriques
- Levés d’infrastructures
- Levés de bâtiments
- Levés des mines/carrières
L’utilisation des deux technologies ou procédés (Photogrammétrie aérienne par Drone et Photogrammétrie ou Lasergrammétrie terrestre par Scanner 3D) est complémentaire et permet de faire le relevé complet de l’ensemble des détails architecturaux, y compris les toitures, les façades des bâtiments et les éléments cachés ou invisibles lors de prises de vues aériennes.
Ainsi, le résultat combiné de ces deux technologies permet aux architectes d’avoir un support sans lacunes pour une meilleur conception et présentation de leurs projets, notamment dans l’utilisation du BIM (Building Information Modeling), la maquette 3D tel que construit servira de support initial au projet BIM, et les maquettes issues des scans au fur et à mesure des travaux constitueront un support de base pour le suivi du projet BIM, suivi temporel dit en 4D.
