Fidélité et justesse des mesures de portée LiDAR

Le traitement des données LiDAR mobiles a permis de détecter une erreur systématique sur les mesures de portée laser effectuées par le MX2. L’ordre de grandeur estimée à partir des données recueillies est de près de 5 centimètres à quelques millimètres près. Il a aussi été discuté qu’il y ait une possibilité que cette erreur comporte une portion qui est proportionnelle à la distance mesurée. Néanmoins, vu l’étroitesse du laboratoire et la faible longueur des distances mesurées par le MX2, cette partie a été mise de côté au profit d’une erreur constante. Une hypothèse est formée pour la provenance de cette erreur constante sur les mesures du laser. Le centre de la tête rotative du laser est aligné sur l’axe central du MX2. Selon le plan du fabricant, le diamètre de la tête rotative est de 148 millimètres tel que montré à la Figure 7.6.

Situées côte à côte à la surface de la tête rotative sont deux ouvertures. L’une de ces ouvertures sert à l’émission alors que l’autre sert à la réception du pulse laser.

Figure 7.7 : Émetteur et récepteur du pulse laser du MX2

Selon la présentation du système, il semble peu probable que l’origine de l’émetteur et du récepteur soit située en plein centre du laser, soit sur l’axe central du MX2. L’écart entre cette origine et la partie centrale de la tête rotative serait la cause de l’erreur d’environ 5 centimètres sur les mesures de distance effectuées par le MX2. Les mesures laser enregistrées par le système correspondraient aux mesures brutes qui sont toujours trop courtes par rapport aux mesures réelles.

Puisque les bras de levier et les angles de visées sont calculés du centre de l’IMU jusqu’au centre de la tête rotative du laser, le fait que la distance brute soit utilisée et non la distance ramenée sur l’axe central de la tête rotative implique que les nuages de points capturés par le MX2 sont toujours trop près de l’instrument. Cette erreur est bien sûr indétectable sans points de contrôle ou sans recoupement des données. Même avec ceux-ci, dans un contexte d’acquisition de données sur le terrain, cette erreur pourrait être attribuée maladroitement à une déficience au niveau du système de positionnement GNSS. Néanmoins, puisque cette erreur s’est glissée lors de la confection et de l’intégration des différents capteurs sur le système, il est du ressort du fabricant de la modéliser et de l’éliminer. La distance réelle entre l’origine du laser et l’axe central de la tête rotative doit être précisément mesurée lors de l’assemblage du laser et cette valeur,

propre à chaque système, doit être appliquée automatiquement à la donnée brute lors de l’enregistrement des mesures de portée.

En plus de l’erreur systématique sur les mesures de portée laser, il semble que les erreurs aléatoires soient plus importantes que ce qui est garanti par le fabricant. Sur la fiche des spécifications du MX2, l’écart-

distance de 50 mètres, et ce, dans des conditions de calibrage à 1 sigma

Le bruit observé sur les mesures de portée laser est plutôt de l’ordre de plus ou moins 2 centimètres selon les nuages de points recueillis lors des deux collectes. Cette erreur est facilement détectable dans le nuage de points étant donné que la surface des éléments mesurés semble plus « épaisse ». Dans un contexte d’acquisition avec un laser de précision, on s’attend que les points

superposent presque parfaitement. Ce n’est pas le cas dans le présent contexte d’acquisition où la surface des sphères mesurées peut atteindre jusqu’à 4 centimètres d’épaisseur.

Figure 7.8 : Nuage de points de la sphère 12 (vue en angle)

L’impact du bruit sur la portée du laser peut causer une centre des sphères. L’étape de nettoyage des données erratiques, mais il est possible que

du laser était en cause. De plus, p direction du laser, il est probable

propre à chaque système, doit être appliquée automatiquement à la donnée brute lors de l’enregistrement des mesures de portée.

En plus de l’erreur systématique sur les mesures de portée laser, il semble que les erreurs atoires soient plus importantes que ce qui est garanti par le fabricant. Sur la fiche des -type d’une mesure de portée laser est de 1 centimètre à une distance de 50 mètres, et ce, dans des conditions de calibrage à 1 sigma (Trimble, 2014) Le bruit observé sur les mesures de portée laser est plutôt de l’ordre de plus ou moins 2 centimètres selon les nuages de points recueillis lors des deux collectes. Cette erreur est ns le nuage de points étant donné que la surface des éléments mesurés semble plus « épaisse ». Dans un contexte d’acquisition avec un laser de

que les points LiDAR à la surface d’une sphère ou d’un mur se rfaitement. Ce n’est pas le cas dans le présent contexte d’acquisition où la surface des sphères mesurées peut atteindre jusqu’à 4 centimètres

: Nuage de points de la sphère (vue en angle)

Figure 7.9 : Ligne de scan de la sphère 5 (vue en coupe)

L’impact du bruit sur la portée du laser peut causer une erreur lors de la détection du centre des sphères. L’étape de nettoyage des données LiDAR permet d’éliminer les points erratiques, mais il est possible que pour la plupart des points éliminés, seulem

De plus, puisque le bruit se propage toujours entièrement en probable que la solution déterminée par moindres carrés soit plus

Épaisseur maximale surface de la sphère

propre à chaque système, doit être appliquée automatiquement à la donnée brute lors de

En plus de l’erreur systématique sur les mesures de portée laser, il semble que les erreurs atoires soient plus importantes que ce qui est garanti par le fabricant. Sur la fiche des type d’une mesure de portée laser est de 1 centimètre à une (Trimble, 2014). Le bruit observé sur les mesures de portée laser est plutôt de l’ordre de plus ou moins 2 centimètres selon les nuages de points recueillis lors des deux collectes. Cette erreur est ns le nuage de points étant donné que la surface des éléments mesurés semble plus « épaisse ». Dans un contexte d’acquisition avec un laser de haute à la surface d’une sphère ou d’un mur se rfaitement. Ce n’est pas le cas dans le présent contexte d’acquisition où la surface des sphères mesurées peut atteindre jusqu’à 4 centimètres

: Ligne de scan de la sphère 5 (vue en coupe)

de la détection du permet d’éliminer les points la plupart des points éliminés, seulement l’erreur uisque le bruit se propage toujours entièrement en que la solution déterminée par moindres carrés soit plus

Épaisseur maximale de la surface de la sphère de 4 cm

faible en cette direction. Pour cette raison, il est essentiel de bien répartir les sphères de haut en bas du laboratoire de manière à ce que la géométrie d’acquisition permette de minimiser l’impact du bruit sur les mesures de portées.

De manière à mieux documenter la qualité du laser du MX2, il serait intéressant d’analyser le nuage de points d’une collecte de données traditionnelle à l’extérieur. Pour les murs plats des bâtiments localisés par un passage seulement, il serait pertinent de mesurer l’épaisseur de ces murs, de manière à confirmer si l’écart-type d’une mesure de portée est réellement de 2 centimètres au lieu de 1 centimètre, tel qu’estimé par le fabricant. Il est aussi possible que la qualité des mesures du laser du MX2 soit déficiente à de courtes distances. Néanmoins, aucune mise en garde n’est émise par le fabricant à cet égard. Bref, il serait intéressant d’effectuer une collecte de données supplémentaire en laboratoire avec un autre MX2 et un autre modèle de SLM de manière à confirmer si le laser du MX2 utilisé fait défaut, si l’ensemble des MX2 a une erreur de portée laser importante ou si cette erreur est attribuée à la procédure de calibrage elle-même.