Précision, précision relative, précision absolue sont des termes couramment utilisés dans l’industrie de la cartographie mobile. Ci-dessous une remise à jour et les différentes façons via lesquelles la technologie Viametris peut vous aider à obtenir les résultats les plus précis possibles.

Définitions

La précision d’un nuage de points est la différence (également appelée écart type) entre la taille d’un objet du monde réel et ses dimensions obtenues à partir d’une mesure dans le nuage de points. Une précision relative de 1 cm signifie qu’un objet du monde réel de X mètres peut être mesuré à X + ou – 1 cm. Si un opérateur effectue un scan BMS3D d’une rue et y capture un banc d’une hauteur de 63 cm, il peut s’attendre à mesurer la hauteur banc dans le nuage de points avec une dimension allant de 62 à 64 cm. Cette précision dépend de plusieurs paramètres :

  • la distance à laquelle l’objet est capturé
  • la qualité intrinsèque du scanner LiDAR (également appelé bruit de mesure)
  • l’étalonnage du scanner LiDAR
  • paramètres environnementaux (réflectivité de l’objet, météo, etc.)

La répétabilité est la capacité de répéter de manière fiable la même mesure plusieurs fois. Dans le premier exemple, si la hauteur du banc était mesurée à une valeur de 63 cm dans le nuage de points, un système de cartogrpahie mobile précis à 100 % produirait une mesure de 63 cm lors d’une deuxième captation, une troisième captation, un quatrième captation, etc. Répéter la captation mille fois produirait la même mesure de dimension dans le nuage de points, que celle-ci soit correcte (précise) ou biaisée (imprécise).

La précision absolue s’applique aux scans géoréférencés grâce à l’utilisation de capteurs GNSS. Ils ont des coordonnées exprimées dans un référentiel spécifique (également appelé projection) qui peut être choisi en fonction des spécifications du projet. La technologie des satellites GNSS nous permet de naviguer dans le monde au quotidien avec des capteurs GNSS intégrés et des applications de téléphonie mobile. La précision est alors d’environ 1 mètre. Les antennes et récepteurs GNSS des scanners de cartographie mobiles Viametris sont basés sur la technologie PPK et permettent d’obtenir une position sur la planète à quelques centimètres (typiquement 2-3 cm dans des environnements favorables à une bonne réception GNSS) grâce aux corrections GNSS différentielles fournies par les stations de base (réseau RGP par exemple). Les applications d’arpentage et topographie nécessitent généralement cette précision absolue de 2 à 3 cm (X, Y, Z) pour les livrables finaux.

Bruit de mesure

Lors de la numérisation 3D, un autre paramètre à prendre en compte est le bruit de mesure.

Il existe deux types d’appareils de mesure : les appareils passifs et actifs. Une règle graduée pour mesurer une ligne sur un morceau de papier est passive. Elle ne produit pas de signal pour générer sa mesure. Par conséquent, le bruit de mesure est faible ou inexistant. Les scanners LiDAR sont des appareils de mesure actifs. Ils produisent de l’énergie pour envoyer un signal et le recevoir. Le signal reçu est la valeur mesurée. Par conséquent, comme tout instrument électronique, les scanners LiDAR ont un paramètre de bruit de mesure.

Sans avoir besoin d’aller plus loin dans les détails techniques, on peut simplement se rappeler qu’un système physique n’est jamais parfait et que donc son niveau de qualité diffère. Pour un scanner LiDAR, la qualité (parmi d’autres paramètres tels que l’intensité du signal, la fréquence laser, etc.) est définie par le bruit de mesure et dépend de la finesse avec laquelle le système optique (lasers émettant et recevant des impulsions lumineuses) a été fabriqué. En général, plus le LiDAR est cher, plus le processus de fabrication est soigné et donc plus le bruit de mesure du composant est faible.

Interprétation dans un nuage de points

Lors de la mesure d’un objet dans un nuage de points, il existe toujours un bruit de mesure. Un exemple est la mesure d’une largeur de mur. S’il est balayé d’un seul côté, un mur doit théoriquement être un plan parfait dont la largeur ne doit pas être plus large que la taille d’une impulsion laser réfléchie (1 à 2 millimètres). Cependant, en réalité, on obtiendra un groupe de points donnant une largeur de quelques millimètres ou de quelques centimètres (selon la portée, le type de LiDAR, les conditions environnementales, etc.). Ce phénomène est également pertinent pour les scanners statiques à moindre échelle.

Exemple de bruit de mesure

Solutions

Pour contrebalancer le problème posé par le bruit de mesure, chez Viametris, nous recalibrons chaque scanner LiDAR utilisé dans nos systèmes lorsqu’il nous arrive du fabricant. Notre méthode a été raffinée depuis plus de 10 ans de R&D et assure une réduction maximale du bruit. Les résultats sont significatifs et surtout visibles à longue distance (haut des bâtiments, etc.). Dans l’ensemble, cela contribue à améliorer la précision relative des nuages de points fournis par nos scanners de cartographie mobiles.

Une autre méthode que nous utilisons pour améliorer la précision relative de nos nuages de points consiste à sélectionner avec soin les meilleurs scanners LiDAR disponibles sur le marché afin de fournir des solutions précises et rentables pour chaque application.

Avant filtrage

La dernière option que nous utilisons pour aider les dessinateurs CAO/DAO et BIM dans leur modélisation est l’utilisation du filtrage. Avec nos algorithmes de filtrage, nous pouvons supprimer les points incertains et lisser les données. En réutilisant l’exemple du mur, cela signifie que des algorithmes intelligents vont supprimer tous les points qui sont trop éloignés du groupe de points le plus représentatif du mur.

Après filtrage

Ces trois étapes contribuent à améliorer la précision relative du scan. Elles aident également les dessinateurs et les modélisateurs BIM à créer leurs livrables avec la plus grande finesse possible.

Conclusion

Maintenant que nous avons compris les différents paramètres influençant la précision des mesures, nous pouvons comprendre qu’atteindre un très haut niveau de précision pour les livrables finaux (plans 2D, modèles BIM, etc.) est une tâche complexe. Grâce à son expertise sur les capteurs matériels et la partie logiciel, la technologie Viametris est la meilleure solution pour vous fournir les nuages de points les plus précis possibles.

Categories:

Comments are closed