Le MMS, un outil de cartographie mobile


Rappel : LiDAR signifie Light Detection And Ranging (détection et télémétrie par ondes lumineuses) ; c’est une méthode de relevé de points par lumière laser apparue dans les années 1950 – 1960. Le LiDAR peut être utilisé dans le cadre de systèmes mobiles : LiDAR montés sur véhicules automobiles, aériens (avion ou hélicoptère) ou sur « véhicules ferroviaires » (ou plus rarement sur bateau). Un système LiDAR est donc composé du véhicule porteur du système, d’un scanner laser, d’un récepteur GNSS et d’une centrale inertielle (voir ci-dessous). La longueur d’onde utilisée varie entre 0,3 et 12 µm selon les applications. Le scanner est formé d’un émetteur et d’un récepteur (télescope équipé d’un photo-détecteur et d’un système de conversion analogique – numérique).

 

Le terme et le domaine du MMS (Mobile Mapping System) existent depuis une vingtaine d’années. À l’origine, basés sur un relevé de photos combinées ensuite par stéréoscopie et étant aujourd’hui composés notamment d’un scanner laser, les systèmes montés sur voitures sont de plus en plus utilisés du fait de leurs avantages : possibilité de lever de larges zones en un temps très court et une précision meilleure que celle des données aéroportées.

Il existe deux méthodes de relevé : la méthode « stop-and-go » consiste à déplacer le LiDAR en voiture mais de point d’observation en point d’observation. La méthode « on-drive » consiste à réaliser le levé pendant le déplacement du système. Cette deuxième méthode nécessite donc une structuration particulière. Le véhicule porte donc :

→ un scanner laser

→ un système de position et d’orientation (POS)

→ et contient un système informatique embarqué (qui permet de contrôler le levé en temps réel à partir d’un ordinateur portable géré par le copilote)

Le POS est nécessaire puisqu’il permet de connaître la position et l’orientation du véhicule en tout point de sa trajectoire. Pour recueillir ces données, ce système est composé d’un récepteur GNSS et la deuxième composante est l’IMU (Inertial Measurement Unit) : la centrale inertielle. Cette dernière est elle-même composée de trois accéléromètres et de trois gyromètres qui fournissent des informations dérivées de la trajectoire. Afin de pouvoir les utiliser, il faut tout d’abord les intégrer et ensuite les combiner grâce à un filtrage de Kalman (méthode mathématique permettant une estimation des paramètres d’un système évoluant dans le temps à partir de mesures bruitées. Cette méthode est donc un moyen de rectification des erreurs des capteurs mais aussi du modèle associé). Le système est également composé de disques durs pour la sauvegarde et de batteries. Certains éléments facultatifs peuvent être ajoutés au système :

→ un odomètre (mesure de la distance parcourue)

→ des caméras (optiques, IR…)

On peut également, lors de l’acquisition, rajouter des points de calage matérialisés au sol et localisables sur le nuage (éléments à privilégier dans les zones où le masque GNSS est important) Un des avantages de cette méthode est la vitesse :

– D’acquisition, qui est environ 50 fois supérieure à la vitesse d’acquisition par méthodes topographiques classiques.

– De calcul, qui est environ dix fois supérieure à celle du calcul des données issues d’un système statique.

Cependant, contrairement aux systèmes statiques, les systèmes mobiles ne permettent pas de choisir le point d’observation et les données sont donc entachées par les pertes de signaux GNSS et les zones occultées (voitures, piétons, arbres…). De plus, les LiDAR aéroportés doivent avoir des autorisations de vol, choses compliquées à obtenir en agglomération, ce qui n’est pas le cas pour un LiDAR terrestre.

Même si ce système possède de gros avantages, il existe cependant des inconvénients : l’information recueillie n’est pas structurée (i.e. les éléments du nuage ne sont pas identifiés en tant que poteaux, arbres, marquages, etc) ; les données « pèsent lourd » (entre 1 et 3 Go de données pour un kilomètre roulé à 30-40 km/h) et enfin, les données à caractère d’identification (visages, plaques d’immatriculation, etc) doivent être floutées si l’on souhaite diffuser publiquement les données.

 

 

DUPRÉ C., Le MMS, un système mobile de relevés 3D, GEOMETRE n°2148, juin 2017 – pages 44-45

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POITEVIN V., Application des techniques LIDAR TERRESTRE pour la production de PCRS. [En ligne]. 3 et 4 juillet 2018, Le Havre. Les journées nationales géonumériques de l’AFIGÉO et DÉCRYPTAGÉO. Disponible sur : https://www.geodatadays.fr/_medias/afigeo/files/presentation/Atelier_PCRS/GEODATADA YS_2018_Atelier_PCRS_POITEVIN.pdf (consulté le 04.07.2019)

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