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Faits en bref
Partenaire : Technologies Altomaxx
Localisation : Calgary, Alberta, Canada
Défi : Obtenez des mesures précises de la profondeur de l'eau et des sédiments à proximité d'une sous-station pour les calculs du volume d'enrochement.
Solution : Intégré de SPH Engineering Kit bathymétrie avec l'échosondeur bi-fréquence EchoLogger D052S.
Pile technologique : DJI Matrice 300 RTK, EchoLogger ETC D052S (double fréquence), SkyHub (ordinateur de bord), Hydromagic (logiciel de traitement).
Résultat clé : Modèle détaillé bathymétrique et de profondeur des sédiments permettant aux équipes d'ingénierie d'optimiser la planification du renforcement.
Applications : Ingénierie fluviale, analyse des sédiments, évaluation de l’impact des inondations et conception des infrastructures.
Le besoin d’ingénierie : une bathymétrie précise pour l’analyse des enrochements et de l’affouillement
En 2013, Calgary a connu la pire inondation de l’histoire de l’Alberta, qui a remodelé les berges de la rivière Bow et provoqué une érosion importante près d’une sous-station électrique au sud du pont Ivor Strong. Des enrochements temporaires ont été installés pour stabiliser la zone touchée, mais les nouveaux plans d'agrandissement du pont nécessitaient des mesures bathymétriques mises à jour.
Les ingénieurs avaient particulièrement besoin des deux profondeur de l'eau et profondeur des sédiments, car le volume des enrochements change considérablement en fonction de la profondeur à laquelle le matériau s'enfonce dans le lit de la rivière. Le courant rapide du site et l’accès limité aux mises à l’eau ont rendu la bathymétrie traditionnelle à bord des navires difficile et dangereuse.
Le défi : pourquoi les relevés traditionnels des navires ont échoué dans des courants rapides
Le projet nécessitait des mesures à fine résolution dans une section de la rivière caractérisée par :
- Eau persistante et rapide
- Berges instables ou dangereuses
- Points d'accès limités pour le déploiement des navires
- La nécessité de détecter épaisseur des sédiments, pas seulement la profondeur de l'eau
- Cohérence positionnelle et géométrique élevée dans l'ensemble de données
Il est particulièrement difficile de maintenir une orientation correcte du capteur dans les eaux qui coulent à l'aide de bateaux ou d'USV. Sonar monté sur drone a fourni une alternative plus sûre et plus fiable en éliminant la nécessité pour les équipes de travailler à proximité de rivages instables et en garantissant une collecte de données de haute qualité.
La solution : un échosondeur de drone à double fréquence
Pour répondre à ces contraintes, Altomaxx a utilisé un DJI Matrice 300 RTK équipé d'un Echosondeur bi-fréquence EchoLogger ETC D052S (50/200 kHz) comme noyau d'un système d'échosondeur basé sur un drone. Cette configuration, intégrée via le Ordinateur de bord SkyHub, permettait la capture simultanée de :
- Haute fréquence (200 kHz) : Pour une profondeur d'eau et une surface précises du lit de la rivière.
- Basse fréquence (50 kHz) : Pour pénétrer les sédiments mous et cartographier la structure du sous-sol.
Acquisition de données : vol manuel pour compensation actuelle
Le levé a été réalisé le 12 juillet 2024. Altomaxx a fait voler le drone manuellement le long de la rivière Bow, depuis le pont Ivor Strong jusqu'à environ 200 m en aval. La commande manuelle permettait au pilote de :
- Gardez l'échosondeur aussi droit que possible
- Adaptez la vitesse du drone au courant de la rivière
- Suivez les lignes qui couvraient complètement la portée cible
Cette approche a réduit les distorsions géométriques potentielles dans les mesures et minimisé les lacunes dans l'ensemble de données.
Traitement des données
Les données brutes de l'échosondeur ont été traitées à l'aide Hydromagie logiciel. Les étapes standard comprenaient l'importation des données, l'ajustement des paramètres de la carte, le filtrage du bruit et l'alignement des mesures de profondeur avec les coordonnées GPS. À partir de là, une matrice de valeurs de profondeur a été générée et interpolée dans un Surface TIN (réseau triangulaire irrégulier), créant ainsi un modèle 3D de la topographie sous-marine pour le tronçon étudié.
Résultats : Modélisation de la profondeur des sédiments et estimation du volume des enrochements
L'ensemble de données traité a fourni une image détaillée du lit de la rivière, notamment :
- Profondeur de l'eau sur toute la portée étudiée
- Profondeur des sédiments au-dessus du matériel plus consolidé
- La position du thalweg, la partie la plus profonde du canal
- Preuve de l'endroit où la berge précédente s'était affaissée dans la rivière
Ces résultats ont donné aux ingénieurs les informations nécessaires pour estimer les volumes d'enrochements avec une confiance beaucoup plus grande et ont réduit le risque de commande excessive de matériaux et les coûts de transport associés. L'enquête, réalisée en quelques heures, contrastait avec la journée complète ou plus qu'une campagne comparable à bord d'un navire aurait pu nécessiter dans des conditions similaires. Tout aussi important, l’approche basée sur les drones a éloigné le personnel des berges dangereuses et des eaux à courant rapide.
Conclusion
En déployant un système d'échosondeur basé sur un drone, Altomaxx a pu étudier en toute sécurité et efficacement un tronçon difficile et au débit rapide de la rivière Bow. L'approche UAV a évité les problèmes de logistique et de sécurité associés au lancement et à l'exploitation des navires dans des courants forts et a fourni un modèle bathymétrique haute résolution en quelques heures.
Les informations obtenues sur la profondeur de l'eau, la profondeur des sédiments et le thalweg ont soutenu les estimations du volume d'enrochements et la conception du renforcement des berges pour le projet d'agrandissement du pont. Ce cas démontre comment la bathymétrie par drone peut fournir des données fiables et prêtes à la décision dans des endroits où les méthodes traditionnelles sont difficiles, prennent du temps ou sont dangereuses.
