Surveillance des glissements de terrain à l’aide de UAS LiDAR

Knowledge 20240523

Défi

L’Université du Vermont (UVM) aux États-Unis s’est impliquée dans ce projet grâce à ses liens avec le Vermont Geological Survey (VGS) et l’Agence des transports du Vermont (VTrans). L’UVM est l’une des rares organisations de l’État à avoir accès à la technologie UAS LiDAR, ce qui en fait un contact prioritaire pour la capture de données d’élévation et de modèles précis pour les glissements de terrain, en particulier lorsqu’une collecte rapide de données est nécessaire.

L’UVM est également une université de base d’ASSURE, le centre d’excellence de la FAA en matière de recherche. Grâce à ces missions sur les glissements de terrain, l’UVM a recueilli des informations importantes sur l’utilisation des UAS pour les interventions en cas de catastrophe, contribuant ainsi à la poursuite de la recherche dans ce domaine.

L’objectif était de recueillir des données précises sur l’altitude des glissements de terrain à des fins de surveillance. Pour les glissements de terrain plus importants, tels que ceux de Smuggler’s Notch et Cottonbrook, l’objectif était de comprendre les mouvements de terrain au fil du temps et d’identifier tout signe de débris détachés afin d’estimer le volume ou d’éventuels glissements de terrain à grande échelle.

Ces projets nécessitaient un LiDAR UAS précis, capable de pénétrer dans des canopées d’arbres denses et des débris pour capturer des points au sol. Les données devaient être précises pour permettre d’estimer le volume des débris, qui pourrait ensuite être comparé aux données précédentes et utilisé pour surveiller les mouvements du sol, tels que les nouvelles fissures ou les glissements sous les canopées d’arbres denses. En outre, l’UVM avait besoin d’un capteur avec un grand champ de vision (FOV) pour atteindre des endroits difficiles, tels que les falaises verticales extrêmes de Smuggler’s Notch.

Solution

L’UVM a choisi le YellowScan Surveyor Ultra pour son champ de vision à 360 degrés, particulièrement utile pour capturer les faces verticales de Smuggler’s Notch. En outre, sa capacité de 3 échos s’est avérée inestimable pour pénétrer les canopées d’arbres denses pendant les conditions de feuillage à Cottonbrook, ce qui a permis de détecter des fissures et des glissements individuels qui étaient passés inaperçus auparavant.

Le Surveyor Ultra s’est avéré extrêmement utile dans leurs recherches sur les glissements de terrain et les chutes de pierres à parois verticales, en particulier dans les zones où une grande partie du sol était recouverte d’un couvert arboré dense. Associé au DJI Matrice 300 RTK, ils ont pu facilement naviguer sur les terrains difficiles de ces glissements de terrain grâce à une planification méticuleuse. Cela leur a permis de recueillir des données qui sont généralement difficiles à obtenir.

Face verticale Smuggler’s Notch

YellowScan Surveyor Ultra sur un DJI M300

Paramètres de la mission

  • Taille de l’enquête :
    Smugglers Notch – 25,8 hectares
    Cottonbrook – 42,7 hectares
  • Durée de l’enquête :
    Smuggler’s Notch – 1 semaine pour la planification, l’acquisition a duré 30 minutes, et environ 1 à 2 semaines pour le traitement (la classification manuelle des points pour l’AQ/CQ prolonge cette durée).
    Cottonbrook – 1 semaine pour la planification, l’acquisition a duré 35 minutes, 1 semaine pour le traitement.
  • Nombre de vols :
    Smuggler’s notch : 2 vols LiDAR, 1 photogrammétrie
    Cottonbrook : 2 vols LiDAR, 1 photogrammétrie
  • Vitesse de vol et altitude : vitesse de vol de 5m/s pour tous, hauteur de vol de 70m
  • Matériel utilisé : YellowScan Surveyor Ultra (capteur principal) + Mapper (capteur de secours), DJI M300 RTK + DJI Zenmuse P1 (pour la photogrammétrie), Cloudstation avec le module d’ajustement des bandes, la correction de trajectoire a été réalisée à l’aide d’une station CORS gérée par l’Agence des Transports du Vermont (VTrans).

Nuage de points et modèle numérique de surface de Smuggler’s Notch

Résultats

  • Densité du nuage de points : 1000+ ppm² (Cottonbrook).

En comparant les données antérieures au LiDAR de l’État (modèles numériques d’élévation et de surface), les résultats ont montré des différences de 3 à 5 cm, ce qui leur a donné confiance dans l’acquisition des données. Même sous le couvert d’arbres denses, les points au sol ont produit des modèles numériques d’élévation que les géologues de l’État ont appréciés. Par exemple, à Cottonbrook, l’UVM a extrait des fissures et des petites vallées sous les arbres, ainsi que des glissements de terrain. À Smuggler’s Notch, ils ont capturé des coupes transversales détaillées de la face verticale pour des comparaisons futures.

Les données que nous avons recueillies ont été précieuses pour les rapports annuels des géologues de l’État sur les glissements de Smuggler’s Notch et Cottonbrook, notamment en ce qui concerne les changements dans les parois verticales et les débris tombés. Des données à haute résolution capturées sous la canopée des arbres de Cottonbrook ont révélé des fissures qui n’avaient jamais été observées auparavant. En outre, lors de glissements de terrain provoqués par des inondations, les données ont fourni des informations essentielles aux géologues de l’État pour répondre aux préoccupations des urbanistes et des premiers intervenants en matière d’évacuation ou de sécurité dans tout le Vermont, renforçant ainsi la confiance dans la prise de décision.

La facilité d’installation et de post-traitement dans la YellowScan CloudStation a permis d’obtenir rapidement des modèles de données de qualité pour les rapports et les analyses ultérieures avec le Vermont Geological Survey. La rationalisation de la saisie et du traitement des données est cruciale pour ces projets annuels, car elle en garantit la réussite.

Glissement de terrain à Cottonbrook sous la canopée des arbres

L’utilisation d’un système LiDAR YellowScan avec un drone a apporté des avantages significatifs, nous permettant de capturer rapidement des données de haute qualité dans des endroits éloignés inaccessibles à pied. Grâce à cette technologie, nous levons efficacement de vastes zones pour obtenir des données d’élévation et de surface en quelques minutes et nous les traitons en quelques heures. En outre, lors des glissements de terrain de l’été, l’assistance rapide de l’équipe de support de YellowScan a permis de résoudre les problèmes de bruit et d’assurer le contrôle de l’état des capteurs.

Benny Berkenkotter Technicien UAS – Laboratoire d’analyse spatiale de l’UVM

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