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Application du scanner Cygnus SLAM aux levés topographiques urbains

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Utilise des scanners laser Cygnus SLAM, ce qui permet d'obtenir des informations plus complètes et plus détaillées sur les villes en 3D.

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Contexte du projet

Pour la cartographie topographique urbaine, dans certaines zones où l'autorisation de vol ne peut pas être facilement appliquée, l'arpentage mobile au sol est une solution idéale en raison de sa flexibilité et des restrictions moindres qu'elle entraîne. En outre, l'utilisation de la technologie de télédétection aérienne telle que la photogrammétrie et le LiDAR aéroporté pour la cartographie topographique urbaine ne permet pas d'obtenir des informations 3D complètes de la ville, le trou vide des données se produisant en raison de l'occlusion des objets au sol.

Dans le cas suivant, nous utilisons l'application multiplateforme du SLAM pour collecter des informations 3D sur les viaducs urbains et l'espace sous les ponts, les routes et les tunnels, en complément des données ALS (Airborne Laser Scanning). Outre le mode portable, les scanners laser SLAM peuvent également être portés sur un sac à dos, montés sur un véhicule ou aéroportés.

Aperçu des cas

Nous disposons des données ALS originales de la voie rapide et de ses environs, mais nous manquons d'informations complètes sur les routes, les ponts et les tunnels. Afin de mieux exprimer les données complètes de cette zone, nous utilisons le balayage laser mobile basé sur le SLAM pour capturer des données de nuage de points plus détaillées et plus complètes. Les données ALS originales sont présentées dans la figure 1.

Figure 1 Les données du nuage de points ALS d'origine

Tout d'abord, la zone du pont a été étudiée et de nombreux préparatifs ont été effectués, tels que l'expérience de pré-acquisition des données du nuage de points. En fonction de l'environnement sur le terrain et de la validation de la méthode technique, deux méthodes de balayage (véhicule et sac à dos) ont été sélectionnées pour cette acquisition de données de nuage de points afin d'obtenir des données de nuage de points de haute précision d'une manière plus efficace et plus flexible. Pour le passage supérieur et l'espace sous le pont, nous utilisons la méthode de balayage laser à dos. Pour la collecte d'informations sur les routes et les tunnels, nous plaçons le scanner SLAM sur le véhicule.

Système mobile de balayage laser à dos

Pour les scènes extérieures, les utilisateurs peuvent utiliser un système de balayage laser mobile à dos avec RTK. Le système de balayage laser mobile à dos est léger et solide, et peut obtenir des données de nuage de points dans les zones interdites aux personnes. En convertissant l'observation RTK et la trajectoire SLAM, les utilisateurs peuvent obtenir le nuage de points avec des coordonnées absolues. Les observations RTK peuvent être utilisées comme valeurs de vérité terrain pour vérifier la précision absolue du SLAM. Les observations RTK peuvent être ajoutées en tant que valeur d'observation globale (similaire à une contrainte en boucle fermée) pour corriger l'erreur cumulative du SLAM. L'image suivante montre le système de balayage mobile Cygnus avec RTK.

Figure 2 Système de balayage laser mobile à dos

Nous utilisons le système laser mobile Cygnus avec RTK pour capturer la zone du pont. L'aperçu des données du nuage de points du scanner dorsal est présenté à la figure 3 et le détail de l'espace sous le pont est présenté à la figure 4.

Système de balayage SLAM embarqué

Les scanners SLAM peuvent également être utilisés pour des applications embarquées. En ce qui concerne les couloirs tels que les routes et les tunnels, le montage du scanner SLAM sur la voiture permet de collecter dynamiquement des données au cours d'un trajet à sens unique ou à double sens le long de la route, ce qui réduit considérablement le temps de balayage par rapport à la marche. Pour le mesureur, il s'agit également d'une solution relativement facile à mettre en œuvre. Le kit automobile est illustré à la figure 5-a, et l'aperçu de l'application automobile pour le scanner SLAM est illustré à la figure 5-b.

Nous montons des scanners Cygnus SLAM sur la voiture, ainsi que des RTK. Pour obtenir des résultats de meilleure qualité, nous définissons plusieurs points de contrôle en cas de déverrouillage du signal GNSS. En outre, l'opération de balayage aller-retour permet d'obtenir une trajectoire en boucle fermée, ce qui garantit des données plus fiables. Les données du nuage de points de la numérisation embarquée sont présentées à la figure 6-a, et le nuage de points de l'entrée du tunnel est illustré à la figure 6-b.

Nuage de points multi-sources

Les deux types de données sont automatiquement résolus à l'aide d'une seule clé grâce au contrôle de l'application SLAM Manager de Cygnus. Sans trop d'intervention manuelle, cela permet d'économiser beaucoup de temps et de main-d'œuvre dans la production réelle. La fusion des données des nuages de points consiste à unifier les données des véhicules, des sacs à dos et des données aériennes originales dans un système de coordonnées cohérent et à exporter le format de nuage de points *.las. Les données fusionnées du nuage de points garantissent l'intégrité du pont et de son environnement, et évitent au maximum les "trous" dans les données. L'ensemble des données est illustré à la figure 7.

Conclusion

Nous tirons parti de la polyvalence du scanner laser SLAM, qui peut être monté sur un sac à dos ou sur un véhicule, pour améliorer la collecte des données et combiner la solution SLAM avec d'autres technologies de télédétection aérienne afin d'obtenir des informations urbaines tridimensionnelles plus complètes et plus détaillées.