En matière d'arpentage par drone, le placement efficace des points de contrôle au sol (GCP) est essentiel. Les GCP aident à définir les limites de votre site et à mettre correctement à l'échelle tout ce qui s'y trouve. C’est la base de toute opération d'arpentage pour améliorer la précision de votre carte.
Cependant, pour obtenir des résultats optimaux, vous devez vous assurer que les relevés sont placés correctement. Si les points sont insuffisants, vous risquez d'obtenir des mesures inexactes. S'ils sont trop nombreux et proches les uns des autres, l'image globale risque d’être inexacte. Voici comment trouver le bon équilibre et tirer le meilleur parti de cette méthode d'arpentage éprouvée.
Que sont les points de contrôle au sol ?
Les GCP sont des points de consigne placés au sol dont les coordonnées sont connues, ou ont déjà été définies, généralement à l'aide d'un modèle de géoïde et de coordonnées GPS. Après avoir sélectionné et marqué les coordonnées connues, avant de collecter les données, les géomètres peuvent augmenter la précision et disposent d'un cadre de référence pour l'ensemble du projet.
Matériel de pose des points de contrôle au sol
Un point de contrôle au sol doit répondre à deux critères pour être utile lors de l'arpentage aérien. Chaque point doit être identifié par des couleurs très contrastées qui le démarquent du terrain environnant. S'il se fond dans le paysage, le GCP sera difficile à repérer sur les photographies. De plus, le centre des points doit être clairement visible et correspondre à la coordonnée définie. C'est pourquoi on le marque avec deux lignes perpendiculaires.
Les géomètres utilisent généralement de la peinture en aérosol ou des blocs spéciaux aux couleurs vives qui forment un « damier » à quatre carrés. Bien que la peinture au pistolet soit l'option la plus pratique et la moins chère, elle peut compromettre la précision. Comme vous le savez, un écart de quelques centimètres seulement peut avoir un énorme impact sur une opération d'arpentage. Si la ligne de la peinture en aérosol est trop large, la position du « mille » peut être décalée de plusieurs centimètres. Cette différence peut sembler minime, mais si ces centimètres d'écart sont cumulés sur chacun des points, l'effet risque d'être désastreux. Si vous n'avez pas de blocs à disposition, il est préférable de marquer les GCP en traçant un « L », plutôt qu’un « X », l'angle indiquant la coordonnée exacte.
Les GCP et les points de rattachement manuels
Notez que les GCP diffèrent des points de rattachement manuels, une autre méthode utilisée par les géomètres pour cartographier une zone. Un point de rattachement manuel est un point qui est signalé sur plusieurs photographies aériennes. Les géomètres marquent ces points dans les logiciels de cartographie tels que DJI Terra, qui les utilise ensuite pour assembler les images et créer une carte photogrammétrique complète. Si les relevés de points au sol et les points de raccordement manuels sont tous deux essentiels pour l'arpentage, seuls les GCP sont des points possédant des coordonnées réelles.
Comment les points de contrôle au sol améliorent-ils l'arpentage par drones ?
Que vous souhaitiez obtenir une carte photogrammétrique ou une carte LiDAR, les points de contrôle au sol fournissent une carte aérienne aussi précise que possible. Ils sont importants pour les géomètres, car ils sont définis avec une précision absolue. Autrement dit, un point est corrélé à une valeur réelle, telle qu'une coordonnée GPS. La précision relative, quant à elle, s'appuie sur d'autres points qui sont déterminés en mettant une carte à l'échelle en fonction de ces coordonnées absolues. En d'autres termes, lorsqu'on dispose de plusieurs emplacements géographiques connus définis par leurs coordonnées réelles, il est plus facile de définir la distance entre les points et l'échelle globale de votre carte.
Bien entendu, les points de contrôle au sol ne sont qu'une pièce du puzzle. La résolution au sol (GSD), par exemple, est utilisée pour corréler à l'échelle les coordonnées des GCP sur une carte. La GSD est la distance entre un point central de deux pixels consécutifs sur une image numérique. Sans une GSD précise, il est impossible pour les géomètres de transformer les données collectées en cartes utilisables. Tout comme pour les points de contrôle au sol, une GSD décalée ne serait-ce que de quelques centimètres peut avoir de graves conséquences pour un projet.
Placer vos points de contrôle au sol
Utiliser seulement quelques points de contrôle au sol sur l'ensemble du site ne suffit pas pour garantir des mesures précises. Les GCP doivent être répartis aussi uniformément que possible, en marquant les limites et la plage topographique. Bien que la répartition dépende des spécificités du site, il y a quelques règles à suivre :
Nombre de points
Le nombre de points nécessaires pour tracer une carte par drone précise varie en fonction de la taille du site et de la superficie du terrain. Les experts recommandent généralement d'utiliser au moins cinq GCP, mais cela peut parfois aller jusqu'à 20. Il est cependant important de noter qu'un plus grand nombre de points ne se traduit pas nécessairement par une meilleure lecture. Dans un essai mené avec le DJI Phantom 4 Pro, le ministère des Transports du Nevada a constaté que l’ajout de GCP supplémentaires a abouti à un rendement plus faible au-delà de 10 points.
Lorsque vous sélectionnez des points au sol, tentez d'obtenir une répartition uniforme. Vous pouvez être tenté de regrouper plusieurs GCP autour de la zone la plus importante pour votre arpentage, mais cela risque de réduire la précision. S'il y a trop de points proches les uns des autres alors que le reste du site n'est pas bien couvert, il sera difficile d'étalonner la carte et de comprendre comment le groupe de coordonnées s'intègre dans l'image d'ensemble. Dans le pire des scénarios, vous devrez arpenter de nouveau l'ensemble du site.
Espacement
En plus de placer les GCP à distance plus ou moins égale, il est important de tenir compte de la distance elle-même. Si les points sont trop éloignés les uns des autres, il sera difficile pour le logiciel de modélisation d'insérer des points de données supplémentaires entre eux. Les GCP doivent être placés au maximum à environ 400 mètres les uns des autres, mais il est généralement préférable de plus les rapprocher. En fin de compte, s'il convient d'éviter la sursaturation des GCP comme mentionné ci-dessus, il est tout aussi important de ne pas trop les distancier, car cela entraînerait des lacunes dans la couverture et faussera également le modèle.
Distribution
Il est important d'utiliser vos points de contrôle au sol pour définir les limites de votre site. Dans l'idéal, vous devez placer un GCP à chaque angle, et un autre au centre du site. Bien que les sites soient rarement aussi simples, c'est ainsi qu'il convient de couvrir le périmètre.
Le dernier conseil est de capturer la topographie complète de votre site. Placez un point sur les zones les plus élevées et les plus basses, tout en évitant de charger les points « naturels », bien qu'ils semblent être une bonne option pour un GCP, car l'uniformité de la répartition globale doit prévaloir.
Le bon drone et les bonnes nacelles-caméras pour un arpentage précis
Des points de contrôle au sol astucieusement placés ne vous mèneront pas loin sans les bons drones et les bonnes nacelles-caméras. Le Matrice 300 RTK est rapide et équipé de batteries longue durée, idéal pour les grands sites. Il permet également d’embarquer jusqu'à trois nacelles-caméras à la fois, pour collecter plus de données en un minimum de vols.
Que vous souhaitiez obtenir une photogrammétrie ou une cartographie LiDAR, DJI possède la nacelle-caméra qu'il vous faut. La Zenmuse P1, notre nacelle-caméra de photogrammétrie phare, est équipée d'un capteur haute sensibilité à faible bruit et plein format de 45 mégapixels, avec des objectifs interchangeables à focale fixe de 24/35/50 mm.
Pour les travaux d'arpentage qui nécessitent la technologie LiDAR, nous recommandons la Zenmuse L1. Avec une IMU haute précision et une pénétration du feuillage dense, le tout à un prix raisonnable, cette nacelle-caméra est parfaite pour arpenter même les terrains les plus complexes. Les deux caméras sont compatibles avec notre logiciel de cartographie premium, DJI Terra.
Sources :
https://www.propelleraero.com/blog/how-to-optimize-your-ground-control-point-placement/
https://propelleraero.typeform.com/to/QacVNx
https://www.pix4d.com/blog/why-ground-control-points-important
