Détermination des coordonnés des cibles par scanner LiDAR terrestre

Maintenant que les coordonnées des quatre sphères de référence sont connues, il est possible d'ajouter d'autres sphères dans le laboratoire. Quatorze sphères de moyen et de grand rayon ont été réparties dans le laboratoire en plus des quatre sphères de référence reposant sur des trépieds d'arpentage. Ces sphères ont été positionnées de manière à ce qu'elles couvrent toute la portion d'une longueur de 12 mètres utilisée sur le banc de calibrage en plus de couvrir le laboratoire du plancher au plafond et du mur gauche au mur droit (voir Figure 3.22).

Figure 3.22 : Répartition des sphères dans le laboratoire

Le scanner utilisé lors de la collecte du 22 décembre est le modèle Focus X330 de Faro. Selon la fiche technique du fabricant, ce scanner effectue des mesures de distance avec une fidélité de 0,3 millimètre pour des portées de 10 mètres (FARO, 2013). Étant donné que la distance maximale entre le scanner et une sphère est inférieure à 10 mètres, on peut s'attendre à ce qu'il soit possible que l'incertitude du géoréférencement des sphères de référence soit sous la barre du millimètre.

Scanner LiDAR terrestre Sphère 18 Sphère 9 Sphère 1 Sphère 8 Banc de calibrage

Deux scans ont été effectués à partir de deux stations d'enregistrement différentes. La Figure 3.23 et la Figure 3.24 illustrent les nuages de points observés de chaque station. Ces stations sont assez éloignées et ont été choisies de manière à ce que les sphères puissent être observées selon des points de vue complémentaires. De cette façon, une plus grande surface de chaque sphère est couverte permettant ainsi d'améliorer la qualité de la détermination des coordonnées de son centre.

Figure 3.23 : Position des sphères vue de la station de scan numéro 1

Figure 3.24 : Position des sphères vue de la station de scan numéro 2

Le captage de données LiDAR terrestre est plutôt simple comparativement au captage de données LiDAR mobile. En fonction de la densité et de la qualité du nuage de points qui sont désirées, on peut personnaliser les paramètres d'acquisition du scanner. Étant donné que les sphères utilisées sont relativement petites et qu'au moins une centaine de points à

la surface de ces sphères est jugée satisfaisante pour bien modéliser leur centre, il est important de considérer une résolution adéquate du scan. Le Tableau 3.30 indique la quantité de points et l’espacement entre chaque point qu’il est possible de générer en fonction de certains paramètres d’acquisition (ex. : résolution et qualité) pour un scan.

Tableau 3.30 : Paramètres d'acquisition du FARO Focus 3D X330

Résolution Qualité Temps d'acquisition en minutes

Nombre de millions de

points

Distance entre chaque point en mm à une distance de 10 m 1/32 4x 2:03 0,7 49,1 1/20 4x 2:14 1,7 30,7 1/16 4x 2:23 2,7 24,5 1/10 4x 3:05 7,0 15,3 1/8 4x 3:44 10,9 12,3 1/5 4x 6:31 28,0 7,7 1/4 4x 9:06 43,7 6,1 1/2 4x 30:34 174,8 3,1 1/1 2x 30:34 699,1 1,5

Puisque la mesure de portée maximale de chaque scan est de l'ordre de 10 mètres, la valeur de la distance d'échantillonnage entre les points montrée à la cinquième colonne du Tableau 3.30 donne une bonne indication de la distance maximale entre deux points sur une même sphère. Étant donné qu'on cherche à géoréférencer le centre des sphères de référence avec une incertitude de 1 millimètre ou moins, la distance d'échantillonnage choisie doit être le plus près possible de cet ordre de grandeur. Néanmoins, il faut aussi prendre en considération le temps d'acquisition total des deux scans et le temps de traitement qui sont grandement influencés par la résolution et la qualité du nuage de points.

Les paramètres d'acquisition choisis sont ceux montrés à la septième ligne du Tableau 3.30, soit une résolution de 1/4 et une qualité de 4x. La qualité n'influence en rien la résolution du nuage de points, mais influence la présence du bruit sur les mesures. Lorsqu'on augmente la qualité d'un scan, le temps d'acquisition est plus long étant donné que la vitesse de rotation du miroir est ralentie. De ce fait, plus d'observations d'un même point peuvent être faites de manière à effectuer une moyenne et à réduire ainsi le bruit sur

les mesures de portée. La qualité de 4x est en fait la qualité maximale du scanner. Le niveau de résolution a quant à lui été défini en fonction du temps d'acquisition et de la distance d'échantillonnage entre les points. Étant donné qu'il faut 30 minutes pour compléter un scan avec une résolution de 1/2 contre seulement 9 minutes pour un scan avec une résolution de 1/4, le choix s'est arrêté sur ce deuxième. De plus, pour un temps d'acquisition assez rapide et une qualité maximale, la distance d'échantillonnage entre les points est de 6 millimètres à 10 mètres, ce qui est plus qu'acceptable puisque la plupart des sphères sont situées à une distance entre 3 et 7 mètres.

Pour compléter cette étape de la collecte de données, il faut compter de 45 à 60 minutes à un opérateur pour le positionnement des 14 sphères supplémentaires dans le laboratoire et environ 30 minutes pour le temps d'effectuer les deux scans et de déplacer l'instrument entre les scans. Bref, il faut prévoir de 4 à 6 heures au total pour effectuer toutes les observations à la station totale et au scanner LiDAR terrestre par la suite. Dans un contexte ou plusieurs SLM devraient être calibrés, il serait judicieux de laisser en place certains des éléments (sphères et damiers) géoréférencés dans le laboratoire. De cette manière, toutes les étapes de la localisation d'objets dans le système de coordonnées de référence avec la méthode de l'intersection spatiale ne seraient plus nécessaires. Lors d'une éventuelle collecte de données, il ne resterait qu'à positionner les sphères additionnelles dans le laboratoire et à effectuer les deux scans avec le scanner LiDAR terrestre. On estime qu’une économie de plus de 60% du temps d'acquisition serait ainsi réalisée. Cependant, la pointe servant d'origine sur le banc de calibrage, laquelle constitue la pierre angulaire de ce système de coordonnées de référence, doit rester fixée de manière permanente. Le montage du système de référence et des points de contrôle servant au calibrage du système LiDAR mobile étant bien en place, on peut maintenant procéder à l’acquisition des données LiDAR mobiles qui serviront à son calibrage.