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This project report is a collection of the work produced in work package 1 and work package 2 in the TEAPOT-project. The main objective of the TEAPOT project is to "Secure positioning for the future transport system under Nordic conditions", while work package 1 specifically is on "Cross-sectoral collaboration and demands for positioning in the transport sector" and work package 2 on " Positioning and introduction of sensor fusion systems for driving in the Nordic region". The partners of the TEAPOT-project are SINTEF (leader of work package 1), the Norwegian Mapping Authority (leader of work package 2), The Norwegian Public Roads Administration, Aventi, Applied Autonomy and NTNU. All partners have contributed to the content of this report.

LCA of mobility solutions : approaches and findings—66th LCA forum, Swiss Federal Institute of Technology, Zurich, 30 August, 2017

Abstrait L’acquisition de mesures continues de hauteur de neige à l’aide de UAV devient nécessaire pour un nombre grandissant d’applications. C’est actuellement la méthode la plus précise pour mesurer les hauteurs et volumes de neige. Toutefois, ce procédé souffre d’un facteur limitant son développement, à savoir le temps important que requiert la mission aérienne. En outre, l’homogénéité des surfaces de neige rend l’identification des tie points difficile. Cependant, ces points garantissent le passage des images au modèle 3D ; le modèle photogrammétrique risque ainsi de devenir instable. La cartographie des hauteurs de neige à l’aide de drones fut l’objet de différentes études réalisées auparavant : celles-ci se concentraient sur la précision et la fiabilité de la méthode. Le présent travail a été réalisé en collaboration avec le WSL Institut pour l’étude de la neige et les avalanches ainsi que le Laboratoire de géomatique à l’EPFL. Il a pour but d’allier la cartographie de la neige à un contrôle aérien renforcé sur les UAV. Cela signifie que des mesures supplémentaires, en particulier la position GNSS des images ainsi que les mesures de navigation inertielle, sont jointes à la photogrammétrie. En outre, une attention particulière fut portée à l’inclusion des données inertielles, pour lesquelles chaque valeur se réfère au pas de temps précédent. Trois vols sur des terrains noncouverts ainsi qu’un survol étendu de surfaces enneigées ont été nécessaires à la réalisation de ce projet. Les vols sur des terrains non-couverts ont constitué le point de départ des études. Deux sites de tests ont été choisis, l’un dans la commune de Vufflens-la-Ville, à proximité de l’EPFL, l’autre sur le Gaudergrat, aux alentours du SLF, à Davos. Les sites ont tous deux été munis de points de référence mesurés avec précision le jour de l’acquisition ou avant pour servir de points de contrôle dans le modèle. Les données des vols ont été acquises, d’une part, via un système aérien propre à l’EPFL, et d’autre part avec le drone ebeeX. Pour ce qui est de l’insertion du contrôle aérien relatif, une chaîne de traitement auxiliaire a dû être programmée pour permettre de combiner les données d’entrée requises. Un intérêt particulier a en outre été porté à l’utilisation de différents formats d’images et méthodes de traitement pour l’imagerie sur les surfaces enneigées. Il s’avère que l’insertion de mesures à orientation relative, issues du IMU (inertial measurement unit), a un effet positif sur les modèles photogrammétriques. Cet effet est d’autant plus sensible lorsque les surfaces à cartographier sont enneigées, et que les mesures des tie points ont une incertitude importante. Si l’on réduit le nombre de points de contrôle au sol, l’influence du contrôle d’orientation relative augmente rapidement. Pour les surfaces enneigées, la réduction résiduelle pour les points de contrôle s’élève à 44 % dans le block d’acquisition, et jusqu’à 48 % dans une constellation de corridor. En outre, le capteur de navigation du système ebeeX s’avère être assez performant pour permettre l’insertion des données d’acquisition du vol à la photogrammétrie. Les vols à partir de Vufflens fournissent une précision allant jusqu’à 1,7 centimètres sans points de contrôle au sol lorsque le système d’acquisition utilisé est celui développé par l’EPFL. En revanche, cette précision s’élève à 10 centimètres pour le système ebeeX, sans points de contrôle, et dépend de la surface cartographiée. Le calibrage du paramètre d’orientation de l’appareil de photographie est nécessaire pour que la cartographie soit précise. La dépendance de la cartographie au calibrage de l’appareil est d’autant plus importante que la surface est homogène, comme c’est le cas pour la neige. Cependant, pour les mêmes données d’entrée, la chaîne de traitement alternative fournit plus ou moins les mêmes résultats que le logiciel commercial de photogrammétrie. Par ailleurs, l’acquisition d’images compressées pour des terrains enneigés suffit pour produire un modèle 3D précis. Toutefois, pour une surface recouverte de neige fraîche très homogène, une image issue du traitement d’images brutes peut révéler plus de détails sur la reconstruction du tie point qu’une image compressée. Cependant, notons que dans le cadre d’une cartographie opérationnelle, lesdites conditions sont rares. A partir de ces conclusions, de grands principes existants ont pu être confirmés, tels que la cartographie par image compressées. D’autre part, l’insertion de données supplémentaires issues des capteurs des UAV ainsi qu’une calibration des paramètres d’appareil de photographie avec une précision affinée sont autant de pistes d’amélioration envisageables.