Brevet FR2741735A1 — publié le 19970530

I Procédé de génération de modèles numériques de terrain L'invention concerne un procédé pour la génération de modèles numériques de terrain tels qu'on en utilise en agriculture, par exemple pour l'optimisation du travail et des coûts en fonction des parcelles, mais aussi en sylviculture et en génie civil, dans le domaine du mesurage et de l'arpentage ou en cartographie. Il est connu, dans l'état de la technique, d'établir ce que l'on nomme des cartes de rendement des surfaces agricoles cultivées. Ainsi par exemple, il est proposé dans le document WO 86/05353, de déterminer la position d'une machine lors du traitement d'une surface agricole, afin de consigner sur une carte les données actuelles de traitement de la machine agricole ou la quantité actuelle de produit récoltée, mesurées par un sys- tème de capteurs. Les systèmes de cartographie appliquées en relation avec des machines agricoles, connus jusqu'à présent, prévoient seulement un tracé en deux dimensions avec les coordonnées (x, y). Des valeurs de rendement, des quantité d'engrais apporté ou certaines valeurs de com- mande spécifiques à la machine sont associées aux coordonnées. Ainsi par exemple, il est proposé dans le document DE 44 31 824 de connecter un processeur de commande d'une moissonneuse-batteuse à un table "histori- que" de données et, pendant la récolte, de définir et de fixer en se se réfé- rant à la table des données de consigne et des données de seuil actuelles pour les coordonnées actuelles. Dans ce document on utilise également un modèle de terrain bidimensionnel. Des modèles de terrain tridimension- nels sont établis aujourd'hui par des géomètres, lesquels recourent pour cela à différentes techniques, par exemple à la triangulation à l'aide de points de référence de terrain fixes, à des radars ou plus récemment à des systèmes GPS (systèmes de localisation par satellites) qui calculent la position actuelle à partir de signaux de temps émis par plusieurs satellites. Les inconvénients de ces méthodes connues de génération de modèles de relief de terrain résident dans le travail important exigé et dans la distance importante, de 20 à 50 mètres, entre les noeuds du maillage. L'utilisation de modèles de relief de terrain en agriculture sup- pose une résolution très élevée de ces modèles, afin que les différences de relief qui sont significatives en agriculture et interviennent par exemple dans l'évaluation des risques d'érosion, dans le comportement des sub- stances nutritives dans le sol, dans la modélisation de l'écoulement des eaux, dans l'entraînement des substances polluantes et dans la viabilité, mais aussi dans les processus de réglage des machines agricoles ne soient pas laissées de côté. De même, pour des applications en génie civil ou en sylviculture les résolutions de maillage habituellement disponibles sont insuffisantes pour permettre une optimisation ciblée sur la base des modè- les de relief de terrain. D'un utre côté, le rendement obtenu par l'exploita- tion des modèles de relief de terrain ne doit pas entraîner des frais de géné- ration trop élevés. C'est pourquoi la présente invention a pour objectif de développer un procédé qui permette de générer à un coût avantageux des modèles de relief de terrain présentant une résolution élevée. Cet objectif est atteint conformément à l'invention par le fait que l'on détermine les coordonnées spatiales (x, y, z) pendant le traitement des surfaces par des machines, telles que des tracteurs, des engins sur che- nilles, des pelles, des moissonneuses-batteuses, etc..., qui sont équipées d'un système de détermination de la position, comme par exemple un sys- tème GPS, qui détermine également des données d'altitude. Selon un perfectionnement de l'invention, les coordonnées spa- tiales (x, y, z) déterminées par un système de localisation tel qu'un sys- tème GPS qui correspondent à une position de la machine sont mémorisées sous une forme numérique. Elles peuvent être exploitées pour former un modèle numérisé de relief de terrain qui est affiché sur un écran, est trans- mis par câble ou par radio à un autre calculateur ou est édité à l'aide d'une imprimante ou de moyens de mémoire. Le modèle de relief numérisé peut être affiché ou imprimé sous une forme tridimensionnelle ou une forme bidimensionnelle avec des courbes de niveau. L'étendue des coordonnées spatiales (x, y, z) est déterminée, dans la direction longitudinale, par une échelle logarithmique adaptée à la vitesse de progression et, dans la direction transversale, par la largeur de traitement de la machine. Les coordonnées spatiales (x, y, z) déterminées à l'aide du pro- cédé proposé ou le modèle nuémrisé de relief de terrain peuvent être com- binées avec des coordonnées spatiales (x, y, z) ou un modèle numérisé de relief de terrain qui ont été déterminés lors d'un ou de plusieurs cycles de traitement antérieurs, conformes à l'invention, d'une ou de plusieurs machines pour former des nouvelles coordonnées spatiales ou des coor- données spatiales (x, y, z) supplémentaires ou un nouveau modèle numé- risé de relief de terrain. Il est possible d'obtenir, avec diverses largeurs de traitement et diverses routes, des dimensions de maillage plus petites. Une comparaison des coordonnées spatiales (x, y, z) ou des modèles numérisés de relief de terrain peut également permettre de lisser ou de remplacer des coordonnés qui semblent peu vraisemblables. Il est également possible, en assemblant les coordonnées (x, y, z) ou les modèles numérisés de relief de terrain de surfaces consécutives ou chevauchantes, d'obtenir un modèle de relief de terrain pour une plus grande surface. Il est encore possible de combiner les coordonnées déterminées conformément à l'invention avec des coordonnées ou des modèles de relief de terrain déterminés de manière traditionnelle. Les coordonnées spatiales (x, y, z) déterminées ou le modèle numérisé de relief de terrain peuvent être exploités et le résultat obtenu utilisé pour fixer des données de consigne et des données limites de fonc- tionnement de la machine, telles que par exemple des réglages de machine en fonction de l'inclinaison, telles que des hauteurs d'aplanissement en génie civil ou des quantités d'engrais ou de produits de traitement à appli- quer en agriculture ou encore telles que la direction de déplacement. Pour la mise en oeuvre de l'invention, il est également possible d'installer sur la machine, à côté ou en plus d'un système GPS, d'autres systèmes de localisation connus dans l'état de la technique qui travaillent avec une précision suffisante. Il est notamment avantageux, pour augmen- ter la précision de la mesure de l'altitude (z) d'un système GPS, de relier audit système GPS des instruments de mesure supplémentaires pour déter- miner l'altitude absolue ou des écarts relatifs d'altitude, tels que par exem- ple une capsule barométrique. Globalement l'invention permet d'obtenir à faible coût lors de travaux routiniers, un modèle de relief de terrain qui présentent une préci- sion et une résolution élevées. L'invention est décrite ci-après de manière détaillée en faisant référence à la figure unique. Celle-ci montre une machine automotrice qui se déplace sur un terrain accidenté. La figure 1 représente un système de coordonnées (2) tridimen- sionnel avec des axes x, y et z. Le profil de terrain (10) effectif est schéma- tisé par les lignes (4) dans la direction x et les lignes (6) dans la direction y, la position en altitude d'une ligne (4) ou (6) étant déterminée chaque fois par la valeur z correspondante. L'exemple de réalisation sera expliqué en faisant référence à une moissonneuse-batteuse (8) connue. La moisson- neuse-batteuse (8), au cours de la récolte, parcourt le relief de terrain (10) suivant l'axe x. La moissonneuse-batteuse (8) est équipée d'un système GPS (12) à l'aide duquel elle détermine à intervalles de temps ou de dis- tance définis sa position actuelle, avec les coordonnées (x, y, z). Un sys- tème GPS (12) se compose en règle générale d'une antenne qui reçoit des signaux radio émis par des satellites GPS et d'un microprocesseur relié à l'antenne qui, au moyen d'un logiciel adapté, convertit les signaux radio reçus en coordonnées de position. La distance (14) entre deux lignes (6) dans la direction y correspond sensiblement à la largeur de traitement de la moissonneuse-batteuse (8). Le décalage dans le temps des signaux radio des satellites GPS permet de déterminer non seulement les coordonnées x et y, mais encore les coordonnées z. Pour obtenir les coordonnées z, la moissonneuse-batteuse (8) doit être équipée d'un logiciel connu qui cal- cule la valeur z à partir des signaux reçus. Le système GPS peut utiliser des procédés de correction connus pour la correction des valeurs x et y aux fins d'augmenter encore la précision des valeurs déterminées. Les coordon- nées spatiales (x, y, z) déterminées par le système GPS sont mémorisées sous une forme numérisée. La mémorisation peut être réalisée à l'intérieur du système GPS ou dans le calculateur de bord central, dans le pupitre de commande dans la cabine ou dans un autre ordinateur de bord embarqué sur la machine qui dans le cas idéal est connecté en réseau. Les coordon- nées spatiales (x, y, z) numérisées peuvent aussi être transmises par télé- métrie par l'intermédiaire d'une unité radio embarquée sur la machine, vers un ordinateur externe et mémorisées dans celui-ci. Les points de coordonnées (16) tracés sur la figure 1 sont définis dans l'espace par des valeurs (x, y, z) associées. En reliant par des lignes des points de coordonnées (16) voisins, on peut représenter le relief (10) du terrain. Le tracé des lignes de liaison entre des points de coordonnées (16) voisins peut être calculé à l'aide d'un logiciel adapté. Au lieu d'une représentation dans l'espace, on peut retenir une représentation bidimen- sionnelle dans laquelle des points de coordonnées de même altitude (valeur z) sont reliés entre eux par des lignes; les lignes de liaison sont également calculées par un logiciel adapté. Les formes de représentation calculées de deux manières différentes permettent d'appréhender visuel- lement le relief de terrain déterminé, le modèle de relief de terrain pouvant être édité sur des écrans ou des imprimantes. L'exploitation des modèles numérisés de relief de terrain peut être réalisée sur la base du mode de représentation tridimensionnel ou bidimensionnel du modèle de relief de terrain avec des courbes d'altitude ou sur la base d'une modélisation mathématique vectorielle dans laquelle la représentation vectorielle est dérivée des coordonnées spatiales (x, y, z). Pour des exploitations assistées par logiciel, le modèle qui s'appuie sur les coordonnées simples et permet une exploitation à partir de valeurs dis- crètes de coordonnées x, y et z, peut être avantageux. Les points de coordonnées (16) déterminés au cours du traite- ment d'une surface peuvent être combinés avec des points de coordonnées déterminés à un instant antérieur ou postérieur, de manière à obtenir un réseau à mailles étroites pour la représentation du relief de terrain (10). Sur la figure 1 sont représentés des points de coordonnées (18) obtenus lors d'un traitement antérieur de la surface; la liaison de ces points avec des points de coordonnées (16) voisins permet d'obtenir une résolution supérieure du modèle de relief de terrain. REVENDICATIONS 1. Procédé de génération de modèles numériques de relief de ter- rain utilisant des systèmes GPS, caractérisé par le fait que l'on mesure les coordonnées spatiales (x, y, z) au cours du traitement de la surface par des machines qui sont équipées d'un dispositif de détermination de la position tel que que par exemple un système GPS qui détermine également des données d'altitude. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on mémorise sous une forme numérisée les coordonnées spatiales (x, y, z) correspondant à une position de la machine, qui ont été déterminées par un système de localisation, tel que par exemple un système GPS. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'on exploite les coordonnées spatiales (x, y, z) déterminées ou mémo- risées pour former un modèle numérisé de relief de terrain qui est affiché sur un écran, est transmis par câble ou par radio à un autre calculateur ou est édité par l'intermédiaire d'une imprimante ou de moyens de mémoire. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'on affiche ou l'on imprime le modèle de relief de terrain en représentation tridimensionnelle. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'on affiche ou l'on imprime le modèle de relief de terrain en représentation bidimensionnelle avec, en plus, des courbes de niveau. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'étendue des coordonnées spatiales (x, y, z) est déterminée dans la direction longitudinale, par une échelle logarithmique adaptée à la vitesse de progression et, dans la direction transversale, par la largeur de traitement de la machine. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'on combine les coordonnées spatiales (x, y, z) déterminées par le procédé proposé ou le modèle numérisé de relief de ter- rain avec des coordonnées spatiales (x, y, z) ou un modèle de relief de ter- rain qui a été établi lors d'un ou de plusieurs cycles antérieurs de traite- ment, conformément à l'invention, d'une ou de plusieurs machines, pour former de nouvelles coordonnées spatiales (x, y, z) ou un nouveau modèle numérisé de relief de terrain. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que l'on exploite les coordonnées spatiales (x, y, z) déterminées ou le modèle numérisé de relief de terrain et que l'on utilise le résultat de l'exploitation pour fixer des paramètres de fonctionnement de consigne ou de seuil de la machine. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'en plus ou à la place d'un système GPS, d'autres systèmes de localisation connus dans l'état de la technique qui travaillent avec une précision suffisante, notamment pour déterminer l'altitude rela- tive ou absolue, sont installés sur la machine et le cas échéant sont reliés au système GPS et forment une unité fonctionnelle avec celui-ci.