Résumé du projet

Un projet de sélection de tracé ferroviaire dans une zone montagneuse a rencontré d'importantes difficultés pour la réalisation de levés topographiques classiques.

Selon la méthode traditionnelle d’arpentage, une équipe d’environ 30 travailleurs avait besoin d’environ 4 mois pour arpenter seulement 60 kilomètres carrés.

Le relief montagneux complexe créait également des zones d'ombre potentielles lors des levés topographiques, rendant difficile l'obtention d'informations topographiques complètes pour la planification des tracés ferroviaires.

En 2024 , le projet a introduit des drones à décollage et atterrissage vertical (VTOL) à voilure fixe équipés de systèmes LiDAR et de photographie oblique.

La solution de levé topographique par drone a permis de réaliser un levé d'environ 200 kilomètres carrés en seulement 3 jours.

Les données topographiques à haute densité ont permis à l'équipe de conception de mieux comprendre le terrain montagneux, ce qui a favorisé une sélection plus efficace du tracé ferroviaire et une planification technique plus performante.

De ce fait, la conception optimisée a permis de réduire d'environ 20 % les travaux de ponts et de tunnels nécessaires , ce qui a permis d'économiser environ 300 millions de yuans sur l'investissement du projet.

Le cycle global du projet a également été réduit à environ 1/20 du temps de levé traditionnel , démontrant ainsi le potentiel du levé par drone pour les projets d'ingénierie montagneux de grande envergure.

La Problématique

Terrain montagneux complexe

Le projet de sélection du tracé ferroviaire se situait dans une zone montagneuse au relief complexe. Les montagnes, les vallées, les variations d'altitude et d'autres conditions géographiques rendaient les levés topographiques classiques plus difficiles et plus longs.

Vaste zone d'arpentage

Le projet nécessitait des informations topographiques complètes sur une vaste zone. Or, les méthodes topographiques traditionnelles ne permettaient de couvrir qu'environ 60 kilomètres carrés en 4 mois.

Besoins importants en main-d'œuvre

Les méthodes topographiques traditionnelles nécessitaient une trentaine d'ouvriers pour effectuer les mesures sur le terrain et la collecte des données. Cela engendrait d'importants besoins en main-d'œuvre et en coordination.

Points aveugles potentiels lors des levés topographiques

La complexité du terrain peut rendre certaines zones difficiles d'accès par les méthodes topographiques classiques. Ces zones inaccessibles peuvent créer des lacunes dans les données ou des angles morts qui affectent le choix ultérieur des itinéraires et la conception des ouvrages d'art.

Cycle d'arpentage long

Le processus d'arpentage traditionnel nécessitait environ 4 mois , ce qui constituait une contrainte importante pour le choix et la conception du tracé ferroviaire global.

La solution de levés par drone

Afin d’améliorer l’efficacité des levés topographiques et la couverture des données, le projet a introduit des drones à voilure fixe VTOL en 2024.

Les drones étaient équipés de :

• LiDAR
• Systèmes de photographie oblique
• Capacités de levés aériens de haute précision

Cette solution a permis à l'équipe de projet de collecter rapidement de grands volumes de données topographiques sur l'ensemble de la zone montagneuse de sélection de l'itinéraire.

Le flux de travail était le suivant :

Acquisition de données aériennes
↓
Levés topographiques 3D LiDAR
↓
Photographie oblique
↓
Modélisation topographique
↓
Analyse des itinéraires ferroviaires
↓
Optimisation de l'ingénierie

Comparée aux levés topographiques traditionnels point par point, l'approche par drone a permis une couverture spatiale plus large dans un délai nettement plus court.

Comment fonctionne la topographie par drone

1. Planifier la zone d'enquête

La zone de sélection du tracé ferroviaire est divisée en zones de levés topographiques désignées en fonction des exigences du projet. Des itinéraires de vol sont prévus afin d'assurer une couverture complète de la zone cible.

2. Effectuer des vols de drones VTOL

Les drones à décollage et atterrissage vertical (VTOL) sont déployés directement depuis des emplacements appropriés situés à l'intérieur ou à proximité de la zone d'étude. Leur capacité de décollage et d'atterrissage vertical offre une plus grande flexibilité d'utilisation en terrain montagneux.

3. Collecte des données LiDAR

Les capteurs LiDAR recueillent des informations tridimensionnelles sur le terrain. Cela permet de générer des données topographiques et d'altitude détaillées pour les zones montagneuses complexes.

4. Capturez des images obliques

La photographie oblique capture des images sous plusieurs angles de vue, fournissant des informations visuelles supplémentaires sur le terrain, les pentes, les infrastructures et autres caractéristiques géographiques.

5. Construire des modèles topographiques

Les données LiDAR et les photographies obliques sont traitées afin de créer des représentations numériques détaillées de la zone étudiée. Ces modèles fournissent à l'équipe de conception une base plus complète pour l'analyse du tracé ferroviaire.

6. Sélection de l'itinéraire d'assistance

Les données topographiques aident les ingénieurs à évaluer différentes options de tracé ferroviaire et à identifier les contraintes techniques potentielles.

7. Optimisation de la conception des ponts et des tunnels

Grâce à une meilleure compréhension du terrain, l'équipe de conception peut optimiser le tracé de la voie ferrée et réduire la construction inutile de ponts et de tunnels.

Technologies Clés

Drones à voilure fixe VTOL

Les drones à décollage et atterrissage vertical à voilure fixe offrent la flexibilité nécessaire aux opérations dans les zones montagneuses où les pistes d'atterrissage conventionnelles peuvent être indisponibles.

Levés topographiques 3D LiDAR

La technologie LiDAR capture rapidement des informations tridimensionnelles sur le terrain et est particulièrement utile pour cartographier des paysages montagneux complexes.

Photographie oblique

L'imagerie oblique fournit des informations visuelles multi-angles qui complètent les données LiDAR et permettent une interprétation plus détaillée du terrain.

Levés aériens à grande échelle

Le système de drones permet de cartographier de vastes zones en peu de temps, élargissant considérablement la couverture possible par les méthodes de levés topographiques classiques.

Modélisation topographique numérique

Les données aériennes collectées peuvent être traitées pour créer des modèles numériques de terrain et de topographie à des fins d'analyse technique et de planification d'itinéraires.

Résultats du projet

200 km² cartographiés en 3 jours

Le système de levés topographiques par drone a permis de réaliser un relevé d'environ 200 kilomètres carrés en seulement 3 jours . Cela représente une expansion considérable, tant en termes de couverture que de rapidité, par rapport à la méthode traditionnelle.

Réduction de 20 % des travaux de ponts et de tunnels

L’amélioration des informations topographiques a permis d’optimiser le tracé ferroviaire et de réduire d’environ 20 % les travaux nécessaires sur les ponts et les tunnels.

300 millions de yuans d'épargne investie

En optimisant le tracé et en réduisant les travaux d'ingénierie inutiles, le projet a permis d'économiser environ 300 millions de yuans d'investissement.

Cycle de projet réduit à 1/20

Comparativement au calendrier traditionnel des levés topographiques, le cycle global du projet a été raccourci à environ 1/20 du temps précédent.

Couverture topographique plus étendue

L'approche de levé aérien a permis d'obtenir des données exhaustives sur une zone plus vaste et a contribué à réduire les zones d'ombre potentielles liées aux terrains montagneux difficiles.