MX9 – Système de cartographie mobile

Écho boréal | Printemps 2021

Les systèmes de cartographie mobile de Trimble rendent le recensement de larges ensembles de données plus rapide et facile que jamais, alors que des capteurs laser intégrés capables d’enregistrer des millions de mesures à haute vitesse étendent leur dominance sur le marché.

Trimble n’en est pas à ses débuts dans le domaine de la cartographie mobile et le MX9 constitue l’appareil le plus moderne et sophistiqué offert jusqu’à présent. La gamme actuelle de capteurs de cartographie mobile de Trimble comprend le MX2, le MX7 et maintenant le MX9. Le MX2 est polyvalent, simple et, plus important encore, extrêmement robuste. Ce système mobile utilise à la fois l’imagerie et le LiDAR (balayage laser) et peut être installé au-dessus d’un véhicule en quelques minutes seulement. Il numérise 20 000 points par seconde dans une portée de 250 mètres. Son indice IP65 favorise son utilisation dans les mines et les environnements difficiles où la pluie et la poussière peuvent s’avérer problématiques. Le MX7 est un système d’imagerie mobile utilisant uniquement des images (photos) et il convient davantage aux applications SIG et de gestion d’actifs dans les milieux urbains. Son système GNSS-IMU garde un suivi de la trajectoire de véhicules, garantissant ainsi des images géoréférencées avec un degré de précision maximal.

Trimble MX2

Trimble MX7

Le MX9 constitue la solution de cartographie mobile Trimble la plus précise et rapide, livrant des points à haute densité équivalents à ceux produits par les scanners terrestres.

Composantes principales du MX9

L’unité d’alimentation du MX9 est connectée à la batterie du véhicule, fournissant l’énergie à l’unité de commande principale. Tous les câbles d’alimentation sont organisés sous la forme d’une connexion unique, assurant ainsi une installation ultra facile, rapide et sécuritaire.

L’unité de commande du MX9 représente le centre nerveux du système et, comme son nom l’indique, elle contrôle toutes les composantes par l’entremise du dispositif d’interface utilisateur et d’une connexion sans fil. Une liaison WiFi gère la tablette ou le dispositif d’interface utilisateur, pendant que l’autre se connecte à une source Internet tel qu’un point d’accès cellulaire.

Le cœur du système se compose de deux scanners du plus haut degré (Riegl VUX-1UAV). Ils sont inclinés par rapport à l’horizon et positionnés à 45 degrés l’un par rapport à l’autre pour assurer une couverture optimale et éviter les obstacles. Par ailleurs, le motif croisé (papillon) permet de vérifier la calibration du système, tel que montré ci-dessous.

De plus, quatre appareils photo effectuent la collecte de données d’imagerie par des prises de vue déclenchées selon des intervalles de temps ou de distance. L’appareil photo sphérique FLIR Ladybug capte des images panoramiques à 360 degrés similaires à celles de Google Street View, tandis que trois appareils photo planaires à haute résolution (deux latéraux et un orienté vers l’arrière) saisissent des images détaillées des installations publiques et de l’état des routes.

Dans l’univers du balayage mobile, connaître la trajectoire exacte du parcours d’un véhicule revêt la plus haute importance. La précision finale d’un nuage de points et sa corrélation avec la réalité sont déterminées par le calcul de cette trajectoire. À cette fin, l’utilisation d’un capteur IMU de haute précision d’Applanix (AP40 ou AP60) combinée à un récepteur GNSS Trimble pour l’arpentage garantira le calcul de trajectoire le plus exact, avec une précision variant d’un centimètre (maximale) à trois centimètres (typique) près.

L’unité de mesure inertielle (IMU) consiste en une combinaison d’accéléromètres et gyroscopes, responsables d’enregistrer l’état actuel, les vecteurs de mouvement, ainsi que la vélocité et l’accélération du véhicule. Le récepteur GNSS et l’antenne fixée sur la barre de toit du véhicule sont synchronisés avec le capteur IMU pour exécuter le calcul de la trajectoire. Un système GNSS secondaire appelé GAMS (sous-système de mesure d’azimut par GNSS) peut également être installé. Ceci permet de contrôler la précision de cap dans les zones urbaines comprenant des immeubles de grande hauteur. Afin de gérer les variations des lectures du récepteur GNSS même lorsque le véhicule est immobilisé, le système MX9 utilise un dispositif auxiliaire appelé DMI (indicateur de mesure de distance). Cet appareil permet au système de gérer ces variations lorsqu’il n’y a aucun mouvement. Le DMI est essentiellement un tachymètre fixé à l’une des roues du véhicule pour estimer la longueur de trajectoire du système à l’aide des données de rotation du pneu.

Des points connus ainsi que des points de contrôle géodésiques peuvent également être ajoutés au calcul de trajectoire dans le but d’améliorer la précision dans certains endroits, tels que des tunnels et des zones urbaines avec des immeubles de grande hauteur.

Malgré son apparence impressionnante et complexe, le MX9 offre un design facile à comprendre et est encore plus simple à utiliser grâce à l’ingénierie innovatrice de Trimble. La barre de toit et les câbles s’installent rapidement et le système complet peut être prêt pour un déploiement en moins de quinze minutes.

Un projet typique est démarré en créant une « mission » dans l’application d’opération. Dès qu’un dispositif muni d’une connexion WiFi se connecte à l’unité de commande par l’entremise d’une adresse IP spéciale, l’application requise (TMI - Trimble Mobile Imaging) est invoquée. Outre le nom de la mission, la configuration du véhicule ainsi que les réglages de balayage et d’imagerie sont saisis à l’aide d’un menu déroulant pratique.

Avant que la collecte des données puisse commencer, une calibration rapide à deux étapes est nécessaire : une première étape statique de cinq minutes est suivie par une seconde étape dynamique d’une durée de trois à quatre minutes. L’étape statique aide à calibrer la position de départ de la mission par le post-traitement de données GNSS, alors que l’étape dynamique implique la conduite du véhicule en quelques boucles et à des vitesses variées afin d’initialiser l’unité de mesure inertielle.

L’interface utilisateur est très claire et conviviale. Une fois que toutes les calibrations sont complétées, un indicateur vert apparaît sur l’interface pour aviser l’utilisateur que la collecte de données peut commencer. Une simple fonction de début/arrêt d’enregistrement est employée pour débuter et arrêter autant de parcours que nécessaires pour une mission. Deux parcours sont généralement effectués dans des directions opposées de la route ou l’autoroute. L’utilisateur peut télécharger un fichier KML à des fins de planification. Les missions antérieures peuvent également être affichées sur la carte afin de mener une mission à partir d’anciens parcours. Un accès à des données cellulaires par l’entremise de la connexion WiFi de l’unité de commande sert à actualiser la carte d’arrière-plan. L’utilisateur peut maintenant circuler à une vitesse atteignant jusqu’à 100 km/h pour compléter sa mission de cartographie.

Les données sont stockées sur deux disques durs (SSD) de deux téraoctets, suffisamment larges pour enregistrer seize heures de balayage. L’un des disques est utilisé pour les données du récepteur GNSS/capteur IMU et de l’appareil photo 360°, pendant que l’autre est réservé à l’enregistrement des données de l’appareil photo planaire.

Suite au transfert des données des disques SSD vers un ordinateur, trois étapes majeures sont nécessaires pour le post-traitement :

• Le calcul de la trajectoire, lequel est exécuté à l’aide du logiciel Applanix POSPAC (combinant les données GNSS et IMU à des algorithmes PPK ou PPP) ;
• La création/colorisation des nuages de points et le géoréférencement des points de contrôle/validation au sol optionnels à l’aide du logiciel Trimble Business Center (TBC) ;
• L’extraction de entités par l’entremise de TBC et l’extraction de données de cartographie (SIG) dans Trimble TMX.

Les membres de l’équipe des services professionnels de Cansel ont enregistré plus de mille kilomètres avec le MX9, parcourant le Québec et l’Ontario dans le but d’effectuer des démonstrations pour nos clients, ainsi que pour réaliser des projets de validation dans le monde réel.

Communiquez avec votre représentant Cansel si vous êtes intéressé à adopter cette technologie pour entreprendre des projets que vous auriez peut-être refusés dans le passé. Si vous n’utilisez pas déjà le MX9, il est temps de migrer vers ce système de cartographie mobile !

Benoît Lachapelle du bureau Cansel de Québec, sur place à Toronto pour réaliser des démonstrations et former des clients de Cansel.

Peter Afshar
Spécialiste des systèmes et services, Toronto
Cansel

Benoît Lachapelle
Services professionnels en scan 3D, Québec
Cansel