Scanners lasers terrestres - Des nuages pour la géomatique

Durant la seconde moitié des années 1990, quelques firmes ou laboratoires spécialisés présentent de drôles d’instruments qui mélangent le principe du tachéomètre des géomètres et le principe du scannage d’une feuille de papier, un laser balaye, de manière sphérique, l’environnement pour fournir un nuage de points tridimensionnels, soit un « raster » 3D ou « nuage » 3D.

Les premiers résultats présentés au public sont des relevés de raffineries souvent compliqués à cartographier en raison de la complexité des tuyauteries. À ses débuts, la lasergrammétrie (technique traitant des mesures dans les résultats des scanners lasers) propose régulièrement ses atouts pour l’architecture d’extérieur.

Très vite, les firmes actives dans le domaine de la topométrie envisagent son potentiel pour des activités nouvelles (relevés d’ouvrages complexes, « tels que construits », etc.) et surtout une concurrence pour les stations totales (tachéomètres motorisés avec des fonctionnalités de stockage et de calcul, l’outil principal des géomaticiens à cette époque). Elles rachètent quelques développements ou créent des collaborations, par exemple :

• Leica Geosystems rachète Cyrax ;

• Trimble reprend Mensi ;

• Faro reste indépendant dans ses développements, au départ, plus orientés industriels. Aujourd’hui, Trimble revend certains modèles sous son nom ;

• Zoller+Frölich a longtemps eu une forte collaboration avec Leica Geosystems.

Aujourd’hui, les développements matériels ont atteint une certaine maturité en termes de vitesse et de précision. Les évolutions actuelles se concentrent sur les algorithmes de filtrage et les possibilités d’assemblages automatisés des nuages de points.

Il ne faut pas s’y tromper, obtenir un nuage 3D d’un environnement n’est que le début du travail. Avec ce raster, plusieurs traitements sont envisageables :

• une utilisation directe du nuage de points 3D pour visualiser un environnement, faire des mesures ou y intégrer un projet. Ce nuage de points peut être coloré selon différentes informations (la réflectance du laser, la couleur d’une photo prise en parallèle du nuage de points…). Ce nuage permet également de conserver un état des lieux à un instant précis ;

• après digitalisation des points caractéristiques du nuage, on obtient des vecteurs 3D, voire des formes en 3D. Ce processus, encore très manuel, permet d’alléger grandement le volume des données et de mettre en évidence les éléments essentiels qui étaient l’objectif de l’acquisition ;

• la modélisation est la recherche de formes géométriques (meilleurs plans, cylindres, sphères…) ou de surfaces composites (maillage ou «  mesh  ») dans ce nuage. Cette transformation en éléments vectoriels « moyens » permet de limiter l’impact du bruit des mesures pour obtenir des maquettes virtuelles, base de très nombreux produits (modèle numérique de terrain, BIM…) ;

• l’évolution actuelle s’oriente régulièrement vers la détection et la recherche dans le nuage d’objets définis dans une base de données. On peut donner comme exemple la détection de tuyaux avec des diamètres définis et des éléments (coudes, T) possédant des dimensions fixes. De très nombreux développements vont actuellement dans ce sens.