Drones et thermographie aérienne

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Thermographie aérienne et drones

Définition et principes généraux

Le mot drone vient du mot anglais signifiant faux-bourdon ou encore se dit UAV (Unmanned Aerial Vehicle). C'est un aérodyne télécommandé emportant un appareillage ou une charge utile, destiné à des missions de surveillance, d'analyse, d'audit, d'exploration, de renseignement, de combat voire de transport. Les drones sont à l'origine utilisés au profit des forces de sécurité d'un État, mais ontde plus en plus des applications civiles professionnelles, voire de loisir, il semble suivre le même cheminement que les techniques thermographiques.

Sa taille et sa masse (de quelques grammes à plusieurs tonnes) sont fonction des capacités opérationnelles recherchées mais surtout de la technologie de moteur utilisée (électrique ou à explosion) mais aussi de la composition de la structure du drone. Le pilotage automatique ou à partir du sol (ou télépilotage) permet d'envisager des vols de très longue durée, de l'ordre de plusieurs dizaines d'heures, à comparer aux deux heures typiques d'autonomie d'un chasseur en ce qui concerne les aspects militaires.

En ce qui concerne les aspects civils, les drones y sont généralement à propulsion ou à sustentation électrique et basé sur des matériaux ultra-légers, les autonomies sont extrêmement variables et dépassent rarement l'heure dans la technologie de 2013.

Les drones et la thermographie aérienne

Thermographie aérienne de Madrid

L’utilisation du drone est un sujet d’actualité : outil militaire, cinéma, évènementiel, photographie, … Mais en dehors de ces usages, le drone représente une réelle opportunité sur le marché de l’inspection technique : photogrammétrie, géométrie, topographie et bien sur thermographie. Ces machines se composent d’une plate-forme (structure, moteurs, autopilote, capteurs, nacelle, ...) et cela pour une charge utile maximum variable selon les modèles. Afin de répondre à la législation de chaque pays et de garder une certaine agilité en vol, la plateforme doit être adaptée à la charge utile. La thermographie par drone peut être utilisée dans différents secteurs : agriculture, bâtiment, carrières,…

Il est à noter que la thermographie par drone a l'avantage de la souplesse et de pouvoir autant faire de l'aérien que les façades d'un bâtiment et ceci de manière assez rapprochée parfois. Des obstacles seront évidemment autant de problème à gérer mais permet au totale d'avoir la thermographie intégrale de l'enveloppe du bâtiment puisque les éventuelles parties inaccessibles pourront toujours être complétées depuis le sol dans la même intervention ce que ne permet pas une cartographie thermographique par vecteur aérien classique et sans le chassé des pales d'un hélicoptère. À l'inverse, le drone permet d'optimiser la distance et l'angle de prise de vue sur les toitures ainsi que tourner autour des cheminées et autres détails de toit ce qui est difficile avec une perche, un ballon ou autre système.

L'autre avantage réside également dans l'altitude et la distance à la cible, un drone peut parfaitement cadrer une simple fenêtre, de toiture ou de façade, se positionner juste au-dessus du bâtiment et même recouvrir la couverture de toit avec plusieurs clichés car son altitude minimale est limitée selon par les conditions météo et l'habileté du pilote tandis qu'une thermo aérienne par avion s'effectue en général vers 400 mètres d'altitudes et votre toit n'y sera repris que sur quelques pixels seulement, pas plus or chaque pixel étant une mesure de température, vous aurez essentiellement la température moyenne de la couverture et pas si des défauts existent par exemple. Cependant le financement publique de la thermographie aérienne n'est que de quelques euros par bâtiments quand l'analyse par drone se chiffre en centaines d'euros mais l'un est destiné à une vision globale comparative destinée à classifier/catégoriser tandis que le drone permettra le diagnostic, l'observation et la quantification individualisée de chaque partie.

Les deux types de drones :

Drone à voilure tournante

• À voilure tournante : Le drone se déplace grâce à des hélices (de 4 à 8). Le pilotage est le plus souvent manuel. L’autonomie est comprise entre 5 et 20 minutes. La portée technique est de 3 km, la portée légale de 100 mètres autour et 150 mètres au-dessus du télépilote (cf. législation ci-dessous). De nombreux fabricants existent sur le marché. Ce type de drone est plus maniable et permet un vol stationnaire mais il utilise une grande partie de son autonomie pour rester en sustentation. Il a aussi l’inconvénient d’être plus lourd et plus fragile qu’une aile volante.
• À voilure fixe : Le drone est propulsé par 1 ou 2 moteurs et se déplace grâce à 2 ailes (type avion). Le pilotage est le plus souvent automatique. L’autonomie est comprise entre 20 et 50 minutes. La portée radio est de 3 km. Ce type de drone sera plus adapté à la production de thermographie sur de grandes surfaces.

Les autres paramètres à prendre en compte :

La finalité étant bien entendu d’obtenir des images de qualité et opérationnellement exploitables, il conviendra de respecter plusieurs règles en fonction des résultats espérés : heure de la prise de vue (matin, après midi, soirée, …), hauteur de vol, angle du capteur par rapport au sol. Le drone ne pourra pas remplir 100% des besoins et reste un outil complémentaire aux moyens aériens traditionnels (hélicoptère, avion, ULM, ..). À noter ici que la thermographie en utilisant des cerf-volants est quasiment inutile car les vents de plus de 10 km/h sont des conditions rédhibitoires à une analyse thermique ce qui est d'ailleurs aussi bien souvent la limite de vent admissible par un drone alors qu'elle est la limite minimal pour lancer un cerf-volant. Le drone, dans sa nature même, est donc un garant de qualité de la prise de vue puisque les données météorologiques d'une bonne thermographie correspondent assez bien aux limites de conditions de vol des drones civils.

Les avantages du drone :

À Fukushima, pour les basses altitudes, un drone est plus sécurisant par exemple qu'un hélicoptère

• Un investissement limité qui permet de maitriser les coûts d’une opération de thermographie
• Une flexibilité accrue car le drone est peu dépendant de la météo (voilure fixe), facilement transportable et son vol nécessite peu de formalités administratives
• Une grande maniabilité qui permet un résultat précis et ce pour des zones difficiles d’accès
• Une sécurité tant pour l'opérateur que pour l'environnement vu son poids léger mais aussi désormais le placement de parachutes de secours en cas de chute (l'ensemble faisant généralement moins de deux kg)
• La facilité de réparation et d'entretien de drones souvent en kits standardisés et avec accès aisé à toutes les parties
• L'aisance de basculement vue thermique, vue digitale voire le mode dit en fusion dans l'image.
• Ils fonctionnent majoritairement à l'électricité donc pas de risque d'incendie et aucun risque de pollution sauf bris des batteries sur le sol (mais le parachutes est là pour cela aussi)
• Même en cas d'impact, surtout pour les octodrones (voilure tournante), la puissance des hélices est telle que même un oiseau ne devrait pas être blessé et aucune structure endommagée vu la faible puissance répartie sur 8 points (4 pour certains).
• Quasiment silencieux, il permet aussi de filmer la faune en perturbant très peu les animaux tout en se tenant à près d'une centaine de mètres de distance.
• Angles de vue hors du commun, insolites, inaccessibles et parfois extrêmement spectaculaires
• Possibilité de gros plans selon l’habileté du pilote et les conditions environnementales
• Parfois également il est possible de séparer le pilotage du drone et les angles de prises de vue thermographiques permettant un pilotage par un professionnel certifié du vol et le contrôle par vous-mêmes des images et ou vidéos ainsi que de leurs réglages.
• Rapidité d'inspection, la zone couverte est surtout limitée par l'autonomie encore faible des drones mais par contre, pas de matériel à redéployer, pas de démontage, ... il suffit simplement d'emporter suffisamment de batteries de rechange, faire atterrir le drone et redécoller.

La législation française :

La France a prévu 4 scénarios d’utilisation en fonction de la hauteur de vol, du travail ou non en agglomération, du poids du drone, de la visibilité. Ces scénarios limitent aujourd’hui l’usage du drone pour la thermographie aérienne (survol de bâtiments, de personnes, hauteur, distance, …).

Deux arrêtés principaux encadrent désormais cette pratique:

• En date du 11 avril 2012, le premier traitant de la conception et de l'utilisation des aéronefs civils qui circulent sans aucune personne à bord.
• Le second relatif à l'utilisation de l'espace aérien par les aéronefs qui circulent sans personne à bord. Certaines sociétés sont autorisées par la DGAC à produire des drones civils en série . L'ADmkIV d'AIRdrone est le premier drone homologué par la DGAC pour une utilisation en Agglomération (Scénario S3), notamment grâce au parachute intégré dans le cockpit.

Le problème principal cependant concerne le vol de nuit qui est interdit sauf exception préfectorale. Il est bien entendu possible d'obtenir une dérogation mais elle est très difficile à obtenir et souvne tréservée aux collectivités, les particuliers seront souvent rejetés, lié aussi à une forme de vision des autorités publiques peu ouvertes au dynamisme et au privé. Attention que même le survol d'un terrain privé est interdit sans brevet ou la nuit sans dérogation.

La législation sur le sujet.

La législation belge

En Belgique, selon le point de vue, tout survol est soumis à autorisation mais ne semblerait pas concerner les drones qui peuvent donc tout filmer, Parlement et Palais Royal compris. Aucune législation non plus en ce qui concerne les équipements de sécurité en cas de chute ce qui pose des questions également sur le plan des assurances, en cas d'accident, un assurance responsabilité civile acceptera-t'elle de jouer? Succès croissant, réglementation floue: les drones peuvent-ils tout filmer? Un affinage de la législation se faisant, tout survol par drone semble désormais interdit en dehors des clubs d'aéromodélisme. Un nouveau projet d'arrêté Royal est cependant en finalisation qui permettrait un usage professionnel du ciel mais avec des restrictions assez fortes: grandes villes et centrales nucléaires interdites sauf dérogation, pas plus de 90 mètres d'altitude, réservé au plus de 18 ans, le drone doit rester visible du pilote (donc les vols automatisés avec points dee navigation limités), obligation d'un brevet et les engins devront être immatriculés

Le sujet est cependant toujours en débat en cet été 2015 où les différents niveaux de pouvoir se déchirent sur la question: La Région bruxelloise a fait part de ses réticences à J. Galant.

Utilisations principales :

• Thermographies urbaines aériennes
• Inspection et audit de l'enveloppe du bâtiment
• Thermographie de défauts d'isolation thermique
• Inspections agricoles sur le développement d'épidémies et d'irrigation
• Comptage et détection de la faune sauvage
• Documentaires animaliers
• Inspection de sites dangereux
• Inspection électrique des caténaires, pylônes, transformateurs haute tension, ...
• Inspection des fermes solaires ou des installations solaires privées domestiques

Limitations

Les drones sont des appareils légers et qui ne pourront pas voler par mauvais temps, la météorologie sera donc déterminante pour le planning. Á noter cependant que si les conditions de vol ne permettent pas le décollage du drone, elles auraient généralement aussi été réhibitoire quant à l'acceptabilité des thermographies dans la majorité des cas. C'est donc un défaut relativement mineur dans ce cas de figure.

Le drone ne peut à priori plus voler à plus de 150 mètres d'altitudes et à plus de 100 mètres de son télépilote qui doit désormais généralement être accrédité en France par la Direction Générale de l'Aviation Civile, habilitation importante ne fut-ce que pour des questions d'assurance malgré les sécurités telles le parachute ou le nombre de rotors présents.

Les perspectives :

Le marché du drone va encore fortement évoluer :

• Technologiquement avec une augmentation de l’autonomie et de la charge utile associée à une miniaturisation et un allégement des composants. Les capteurs vont également subir de grande transformation
• Légalement : tous les pays européens et mondiaux vont prendre d’ici 2015 des dispositions pour sécuriser l’utilisation du drone. Locadrone fait par exemple partie de la Fédération Professionnelle du drone qui travaille avec la DGAC sur la construction de la législation française en 2014

Public ?

Le particulier a déjà souvent accès à cette technologie mais elle reste encore souvent cantonnée aux entrepreneurs, donneurs d'ordres, architectes, urbanistes, pouvoirs publics ou encore scientifiques.

Souvent, donc, elle sera présente dans les marchés public, à titre de diagnostic, contrôle, inspection, ...

Raisons d'utiliser un drones d'imagerie thermique infrarouge ?

Les mêmes raisons que pour la thermographie puisqu'il ne s'agit globalement que de rajouter un vecteur de déplacement à une thermacam:

• Maintenance préventive pour éviter une interruption de service, un accident, ... L'anticipation est souvent une économie
• Fuites d'isolation ou de fluides voire de gaz
• Réception provisoire et/ou définitive
• Image de marque et de qualité
• Économie d'énergie en identifiant les points d'action prioritaires

L'utilisation d'un rapport d'analyse infrarouge couplé à une perspective aérienne est souvent un atout stratégique pour les prises de décisions mais peut également réellement faire une différence lors d'appel d'offres pour remporter un marché en démontré l'ampleur des moyens que vous êtres prêt à mettre en œuvre que pour satisfaire les besoins d'un client, d'une collectivité ou à la résolution d'une problématique. D'autre part, le soin et la précision que le drone peuvent offrir permettent souvent des économies substantielles sur la définition du périmètre d'action et l'ampleur des moyens à mettre en œuvre dans la solution.

Actuellement aussi le drone s'oriente vers des activités de livraison automatisées ou de surveillance informatisée mais tant les problèmes techniques, d'assurance que légaux sont encore légion avant de rendre ceci réel. Cependant, là aussi, la thermographie a des avantages à offrir dans la mesure où elle permet de s'affranchir des problèmes de luminosité et de guider voire de coder des routes automatisées de manière plus sûr mais gare néanmoins au masquage par la puissance du soleil ce qui est un autre aveuglement encore.

Le projet Flytron

Un petit projet pour des drones infrarouges bon marché: Flytron

Un cas pratique

Vendredi 09/05/2014, un drone s'est écrasé sur une plage de Nice sans faire heureusement de blessés, simplement déstabilisé par un coup de vent, chose hautement prévisible pourtant en bord de mer.

Cet Octoptère S 1000 DGI PÂLES, était équipé d'une caméra et survolait une zone de rassemblement (un plage) ou une agglomération ce qui le faisait tomber sous deux réglementations: celle concernant la vie privée d'une part mais aussi celle de la sécurité aérienne.

Pour rappel, les 3 zones réglementées:

• les agglomérations et les rassemblements de personnes ou d'animaux
• les zones proches d'aérodromes
• les espaces aériens spécifiquement règlementés renseignées sur les cartes aéronautiques

Pour ces 3 zones et en utilisant des drones "lourds" et non de simples petits aéronefs téléguidés, il faut être agréé à la sécurité aérienne: Démarches pour effectuer des activités particulières et des expérimentations avec un drone (aéronef télépiloté).

Mais de toutes les manières, tout objet que vous lancez ou pilotez en l'air requiert une assurance car vous restez responsables des dégâts éventuels en cas de chute et les drones doivent désormais aussi être équipés d'un parachute pour les survols dans les zones réglementées.

Dans ce cas précis, les 3 opérateurs risquent jusque 75.000 euros d'amende et 1 an de prison, les conséquences ne sont donc pas anodines.

Voir aussi :

• Thermographie aérienne
• Îlot de chaleur
• Carte thermographique

Références et notes

Auteur principal de l'article: Locadrone SAS