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Relevé LiDAR aérien pour l'étude topographique de sites archéologiques

Topographie
Le 13 octobre 2019

Grâce à la maîtrise de la technologie de télédétection LiDAR embarquée sur drone, Altametris offre des modélisations numériques d’une densité inégalée, même sous couvert végétal, qui contribuent, en révélant la moindre anomalie sur le terrain, à renouveler, d’une manière simple et rapide, la lecture et la compréhension des aménagements historiques.

Contexte et besoin 

Dans le cadre des études scientifiques pluridisciplinaires menées sur les sites archéologiques, l’analyse de la topographie des lieux apporte des éléments primordiaux pour la compréhension globale des structures et de leur histoire.  L’étude de la microtopographie et des variations géométriques du terrain en surface doivent permettre la mise en évidence notamment de : 

 

  • La consistance du site archéologique : parcellaires anciens (agraire, antique et médiéval), murs, fossés, éventuellement structures portuaires, quai, digue, embarcadère, etc. ;
  • Les aspects géomorphologiques actuels : glissement de terrain, érosion, karstologie, gouffres, écoulement des eaux, etc. ;
  • Les réseaux hydrauliques ;
  • Les localisations de la desserte (chemins, sentiers, routes, chemins de randonnées, etc.).

La couverture végétale fréquemment présente sur zone, ainsi que les superficies parfois très importantes concernées, rendent très complexe la réalisation de prospections géométriques terrestres. La numérisation des sites au moyen d’un système LiDAR aeroporté se présente alors comme une solution pertinente et efficace pour l’obtention des modèles numériques de terrain et d’élévation.

Technologie LiDAR & Drone

 

Le LiDAR (Light Detection And Ranging) est un système de mesure géométrique actif et sans contact basé sur l’émission et la réception d’impulsions LASER. Contrairement à d’autres techniques de mesure, comme la photogrammétrie – principe de mesure passif –, le LiDAR est (quasiment) indépendant des conditions lumineuses environnantes et peut ainsi être opéré de jour comme de nuit.

Figure-1-ArchéoLa capacité du faisceau LASER à traverser certaines couches translucides de la végétation permet aux systèmes LiDAR déployé par ALTAMETRIS de réaliser des mesures géométriques sous couvert végétal, révélant ainsi la morphologie des terrains invisible, ou très délicatement décelable à l’œil nu. L’analyse des différents échos reçus (cf. Figure 1) permet de dissocier les différents objets de l’environnement.

Tableau-1-Archéo
Pour la mise en œuvre de systèmes LiDAR, Altametris déploie le drone Riegl RiCOPTER spécialement développé pour assurer l’acquisition de nuages de points LiDAR aérien à très haute densité. La précision des données acquises (source laser, système de géoréférencement GNSS/INS), sa facilité de déploiement, sa robustesse et la redondance des systèmes embarqués en font le vecteur le plus adapté pour garantir la réussite de telles missions.

presentation drone ricopter et capeteur lidar
Le capteur LiDAR fréquemment déployé par Altametris est le VUX-1UAV développé par Riegl et spécialement conçu pour être embarqué sur drone.

Figure-4-Archéo-VUX1
Figure-5-Archéo
Le capteur LiDAR est associé à un système de navigation inertielle/GNSS Applanix AP20 de haute précision. Cette association présente les meilleures caractéristiques de tous les systèmes LiDAR intégrables sur mini drones existants à l’heure actuelle.

Figure-6-Archéo
Enfin, le LiDAR est couplé à deux appareils photos SONY ALPHA 6000, permettant de procéder à la colorisation du nuage de points. Les deux appareils photos sont disposés avec un angle de 60° par rapport à l’axe du RiCOPTER dans le but de couvrir l’ensemble de la zone acquise.

Livrables



Les livrables habituellement délivrés par Altametris sont les suivants : 

  • Le nuage de points complet géoréférencé au format *.las ;Sur demande spécifique, le nuage de points peut-être colorisé, classifié et dallé pour en simplifier l’exploitation.
  • Le modèle numérique de terrain calculé => résolution paramétrable ;
    • Nuage de points du MNT au format *.las;
    • Maillage 3D du MNT au format *.obj;
    • Ortho-images du MNT :
      • Raster d’élévation du MNT au format *.tif ou autres standards ;
      • Rasters du MNT en rendu ombragé au format *.tif ou autres standards ;
      • Des courbes de niveaux peuvent également être générées, si le besoin est exprimé, avec un pas paramétrable sur demande.
  • Le modèle numérique de surface calculé => résolution paramétrable ;
  • Des illustrations peuvent également être réalisées (fichiers *.jpg et *.png) présentant :
    • des vues aériennes de la zone ;
    • des vues 3D du nuages de points et du MNT, illustrant la capacité de mesure du LiDAR sous couvert végétal, et présentant le MNT dans son environnement ;
    • des ortho-images calculées à partir du MNS et du MNT avec différents rendus (portion de ciel visible, hauteur locale, etc.).
  • Des travaux complémentaires peuvent être réalisés pour le traitement et/ou la valorisation des données (animation vidéo, etc.) sur demande spécifique du client.
  • Altametris réalise également l’accompagnement du client pour la prise en main et la pleine exploitation des données fournies.

Ci-après des exemples de données LiDAR & photogrammétriques acquises et traitées par ALTAMETRIS en contexte archéologique (nuages de points denses, coupes, MNT, ortho-images cartographiques) – illustrations sans échelle.

donnees lidar et photogrammetriques 1

donnees lidar et photogrammetriques 2

donnees lidar et photogrammetriques 3

donnees lidar et photogrammetriques 4donnees lidar et photogrammetriques 5
References : G. Kashani, Alireza & Olsen, Michael & Parrish, Christopher & Wilson, Nicholas. (2015). A Review of LIDAR Radiometric Processing: From Ad Hoc Intensity Correction to Rigorous Radiometric Calibration. Sensors. 15. 28099-28128. 10.3390/s151128099.