Drone UAV équipé de lidar dans le secteur de l’inspection des lignes électriques

L’inspection régulière des lignes électriques permet d’éliminer efficacement les dangers ou pertes potentiels cachés et d’assurer le fonctionnement sécurisé de la ligne électrique. Toutefois, l’inspection manuelle des lignes électriques implique une forte intensité de travail et une faible efficacité ; par ailleurs, les opérations d’inspection des lignes à haute tension comportent des risques, et aucune solution satisfaisante n’existe actuellement pour les lignes traversant des collines arides et des vallées profondes. À ce moment précis, le lidar aéroporté s’est révélé particulièrement utile et a démontré ses capacités. Ces dernières années, il a progressivement été adopté et promu par le secteur de l’énergie. Qu’est-ce que le lidar embarqué sur drone ? Quel est le principe de fonctionnement et le processus d’inspection des lignes électriques à l’aide d’un drone équipé d’un lidar ? Dans quels domaines peut-il jouer un rôle ?

Qu’est-ce qu’un lidar ?
Le lidar (Light Detection and Ranging) combine la détection laser et la télémétrie ; il associe la technologie laser à la technologie moderne de détection photonique, utilise un laser comme source d’émission et envoie des impulsions laser haute fréquence vers la cible à détecter afin d’en obtenir la position spatiale. Les systèmes lidar intègrent généralement la technologie de télémétrie laser, la technologie de positionnement global (GPS) et la technologie de mesure inertielle (IMU), permettant ainsi de capturer directement, rapidement, activement et avec précision les informations spatiales tridimensionnelles de la cible, avec une densité et une résolution élevées. Grâce à ces avantages en matière d’acquisition de données, le lidar, la spectroscopie d’imagerie et le radar d’imagerie sont considérés comme trois technologies de pointe dans le domaine de l’observation de la Terre.

Selon la plateforme utilisée, les lidars peuvent être classés en lidars spatiaux, aéroportés et terrestres.

Les lidars spatiaux sont principalement utilisés dans le domaine spatial et pour des expériences scientifiques. Par exemple, la NASA a lancé le système altimétrique laser GLAS (Geoscience Laser Altimeter System) à bord du satellite ICESat-1 en 2003, et un altimètre laser a été installé sur la sonde Chang’e-1 en 2007.

Les lidars terrestres sont principalement utilisés pour la modélisation fine tridimensionnelle d’objets, ce qui convient aux applications à petite échelle.

Le lidar aéroporté utilise des plateformes telles que les drones ou les hélicoptères. L’impulsion laser haute fréquence possède une certaine capacité de pénétration : elle peut traverser la canopée dense de la végétation et recueillir des informations sur la sous-couche forestière. Il est donc particulièrement adapté à l’acquisition d’informations tridimensionnelles dans des zones étroites, couvertes de végétation ou présentant un relief complexe, offrant un soutien technique solide à la construction de réseaux électriques numériques et à l’inspection de la sécurité des lignes. Son application couvre non seulement les phases antérieures telles que la planification des itinéraires du réseau, les relevés, la conception et la construction, mais aussi les phases ultérieures telles que la gestion numérique, l’exploitation sécurisée et la maintenance. .

Examinons maintenant comment le lidar aéroporté fournit un soutien technique à la construction numérique des lignes électriques et à l’inspection de la sécurité des lignes de transport.

Quel est le principe de fonctionnement et le processus du lidar ?

Prenant comme exemple les résultats de recherche de Wang Cheng, une équipe de chercheurs de l'Institut de télédétection et de la Terre numérique de l'Académie des sciences de Chine, nous présentons l'application du lidar aéroporté dans la construction de réseaux électriques numériques et l'inspection de sécurité des lignes de transport d'électricité, et nous présentons le premier module logiciel libre de détection laser développé par cette équipe, intitulé “ Point Cloud Rubik’s Cube ”, spécifiquement conçu pour l’inspection des infrastructures électriques.

1. Principe de fonctionnement du lidar aéroporté

Le mode de fonctionnement et le principe du lidar aéroporté (figure 1) consistent à émettre activement, à l’aide d’un système de télémétrie laser, des impulsions laser haute fréquence vers la cible à détecter, afin d’obtenir directement la distance, la pente, la rugosité et la réflectivité de la surface de l’objet au sol. Le traitement des données ainsi recueillies permet de générer des coordonnées spatiales tridimensionnelles à très haute densité, appelées « nuages de points ». Chaque point du nuage de points laser contient non seulement des informations de coordonnées planaires (x, y), mais aussi une information d’altitude (valeur z). Ces nuages de points peuvent être visualisés et mesurés sous différents angles, et permettent de calculer diverses caractéristiques géométriques de la cible représentée, telles que sa surface ou son volume. C’est là l’avantage majeur du radar laser par rapport aux données traditionnelles issues de la télédétection optique ou de la télédétection micro-ondes. La figure 2 présente les données brutes de nuage de points laser relatives à un couloir de ligne de transport haute tension.