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Calculer les stocks de matériaux

Niveau technique
2.9/5
Matériel
2/5

Prérequis

Contenu

La mesure précise des volumes de terre et de matériaux est essentielle dans le secteur de la construction. Que ce soit pour estimer les besoins en matériaux, surveiller l’avancement d’un chantier ou encore valider des travaux de terrassement, une évaluation fiable est primordiale. Avec les avancées technologiques récentes, les drones sont devenus un outil précieux pour ces mesures.

Mesure traditionnelle vs mesure par drone

Les méthodes traditionnelles de mesure de volume reposent généralement sur des techniques manuelles ou semi-automatisées, telles que l’utilisation de tachéomètres, de stations totales ou de GPS de précision. Si ces méthodes sont fiables, elles peuvent être coûteuses en temps et en main-d’œuvre, surtout pour de grandes surfaces, et surtout si les volumes doivent être connus précisément.

Les drones, équipés de caméras ou de capteurs spécifiques, peuvent survoler une zone et capturer des images à haute résolution. Ces images sont ensuite traitées pour créer des modèles 3D du terrain ou des piles de matériaux. À partir de ces modèles, il est possible d’estimer avec précision des volumes ou surfaces. Certains algorithmes permettent même de compter des éléments (blocs, tuyaux, etc.)

Avant de lancer un drone, il est essentiel de planifier le vol. Cela comprend la définition de la zone à couvrir, la hauteur de vol, et la résolution souhaitée. Pour de telles missions, l’automatisation du vol est un réel atout. Surtout si les surfaces sont grandes. En plus, les relevés de terrain sans végétation sont relativement faciles à automatiser. On utilise alors typiquement un ‘vol en grille’. Le drone passe par des points de passage successifs dessinant une sorte de ‘serpent’ au dessus du terrain. Le déclenchement photo est lui même automatisé, par assurer un recouvrement compatible avec la photogrammétrie. En bref, le pilote doit seulement s’assurer du bon déroulement du vol, mais n’est plus actif dans la capture d’images

Chez DJI par exemple, les drones de gamme professionnelle peuvent être préprogrammés très simplement dans le logiciel de la télécommande, même sur site. En partant d’une image satellite, le pilote peut définir une zone à quadriller, choisir son modèle de drone, et définir la taille de pixel suffisante. C’est ici un paramètre clé: ce qui est visible sur un pixel indépendant de la photo définira ce qui sera visible sur la reconstruction 3D.

Calculer un volume impose bien entendu de disposer d’un modèle 3D de la zone à analyser. Pour cela, de nombreux logiciels de photogrammétrie sont à disposition (Agisoft Metashape, RealityCapture, WebODM, etc.). Souvent, calculer un volume impose de disposer d’un maillage (afin d’avoir une forme fermée, dite ‘étanche’). Ce sera donc le format de prédilection dans ce genre d’étude. Notons qu’un nuage de points peut également suffire au calcul de volume, mais il faudra alors extrapoler la surface couvrant les points.

Selon le besoin, il faudra faire attention à géoréférencer le maillage/nuages de points de manière adéquate. Certains opérateurs auront besoin de pouvoir replacer le modèle de terrain dans une plateforme GIS alors que d’autres n’auront besoin que des résultats des calculs de volume. Le géoréférencement (ou du moins le fait d’avoir des cibles de référence), permettra également de comparer plusieurs modèles dans le temps.

Pour cette étape cruciale, les approches sont multiples. Globalement trois options s’offrent à l’utilisateur:

  • Utiliser une fonctionnalité propre au logiciel de photogrammétrie. Ici, le niveau de facilité de l’opération dépendra du logiciel. Dans Agisoft Metashape, il existe par exemple une fonction ‘calcul de volume’, qui requiert un maillage.
  • Utiliser un logiciel dédié aux opérations de terrassement, ou offrant des fonctions spécifiques au calcul de volumes de stocks (Propeller, DroneDeploy, …)
  • Utiliser un logiciel généraliste d’analyse de données 3D. Dans CloudCompare, par exemple il est possible d’extraire des volumes très précisément.

Dans tous les cas, il faudra toujours pêter attention au niveau de référence utilisé pour calculer le volume. Car un volume est basé sur une structure fermée. Il faut donc choisir comment ‘fermer’ le stock, souvent défini uniquement par sa surface supérieure. Autrement dit, comment définir le niveau du sol. La solution la plus simple est de considérer un niveau de sol constant tout autour du stock. cela sera par exemple satisfaisant sur un stock sur sol plat, mais beaucoup moins pour des terrains complexes. Là, on peut tenter d’extrapoler le niveau de sol sur tout le pourtout du stock (auparavant délimité par l’utilisateur). 

Au cours du projet Pointify, Buildwise a créé une application open-source permettant de faciliter l’extraction de volumes de matériaux à partir de nuages de points.

https://github.com/s-du/SkyStock

 

Author

Samuel Dubois

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