Fonctionnement du LIDAR
Le LiDAR est une technologie de télédétection appartenant au groupe des capteurs. Cette méthode se base sur le calcul de la distance parcourue par un faisceau lumineux, entre le capteur embarqué et l’objet visé.
Cette technologie se base sur un principe simple : l’appareil émet par impulsions plus ou moins rapides (dépend de ses paramètres de performance) un faisceau lumineux d’une longueur d’onde définie. Cette pulsion de faisceau lumineux rencontre plusieurs objets successivement (5 maximum en général) et à chacune de ces rencontres il y a un retour de faisceau qui est détecté par le capteur de l’appareil. On appelle chacun de ces retours un écho. Le LiDAR enregistre alors le temps entre la pulsion et chaque des retours pour déterminer la position de chaque point.
Pour un point enregistré, nous avons des attributs précis :
Localisation GPS (à partir des données x,y,z)
Heure GPS
Angle de balayage
Intensité du signal
Numéro de retour
Classification du signal (dépend de l’objet rencontré)
Ces attributs constituent le jeu de données qui est analysé par les logiciels de cartographie 3D (ex : LiDAR360, ArcGIS,R…).
Paramètres de performances
Le LiDAR se base sur un principe simple : l’appareil émet par impulsions plus ou moins rapides (dépend de ses paramètres de performance) un faisceau lumineux d’une longueur d’onde définie. Cette pulsion de faisceau lumineux rencontre plusieurs objets successivement (5 maximum en général) et à chacune de ces rencontres il y a un retour de faisceau qui est détecté par le capteur de l’appareil. On appelle chacun de ces retours un écho. Le LiDAR enregistre alors le temps entre la pulsion et chaque des retours pour déterminer la position de chaque point.
Pour un point enregistré, nous avons une correspondance d’attributs précis :
Localisation GPS (à partir des données x,y,z)
Heure GPS
Angle de balayage
Intensité du signal
Numéro de retour
Classification du signal (dépend de l’objet rencontré)
Ces attributs constituent le jeu de données qui est analysé par les logiciels de cartographie 3D (ex : LiDAR360, ArcGIS,R…).
Matériel de relevé
Lorsque l’on veut réaliser un relevé de données sur une grande zone géographique on favorise un LiDAR aéroporté. En fonction de la taille de la zone à étudier on favorisera l’utilisation d’un avion,
d’un hélicoptère ou d’un drone. Le drone étant la solution la plus prisée pour des entreprises d’aménagement urbain ou environnemental. Lorsque le relevé de données se fait sur un lieu accessible par voie terrestre ou sur une plus petite zone d’étude on va favoriser un LiDAR terrestre car cela s’avère moins couteux. Dans ce cas, le LiDAR peut être fixe (borne LiDAR) ou mobile (véhicule dédié, ou porté par un individu). Cela dépend des domaines dans lesquels on l’utilise.
Selon la situation, l’utilisation d’un matériel précis est requise. Ainsi, Le LiDAR est employé avec un groupe de composantes supplémentaires en fonction de la zone d’étude et de la méthode choisie (aérienne, terrestre, mobile, fixe...)
Dans tous les cas on retrouve :
Un système de scanner laser (envoie le faisceau lumineux de longueur d’onde définie) ;
Un système de navigation à inertie (INS intégré au module de collecte pour compenser les mouvements parasites sur un appareil mobile) ;
Un système GPS (pour la position des points captés par le système LiDAR) passant par des données GNSS qui seront transmises à une base de référence, au sol (station GNSS).
Ces composantes sont adaptées aux appareils LiDAR utilisés, et leur amélioration est une des missions principales des pôles R&D des entreprises fabricantes. Leur but final est de proposer des outils plus performants et économiquement accessible.
Une alternative non motorisée a même été élaborée par le groupe GreenValley. C’est un LiDAR qui se porte sur le dos et qui permet de faire des relevés précis tout en marchant. Il donne la possibilité d’analyser de plus grandes surfaces où des véhicules ne pourraient pas se rendre, et dans des zones où l’on utilise normalement une borne fixe (beaucoup moins pratique).
Analyse des données
Les coordonnées ainsi que toutes les infos liées aux points identifiés sont enregistrées dans un jeu de données exploitable par de nombreux logiciels de traitement de données cartographiques. Certains sont plus connus comme ArcGIS, d’autres ont été élaborés par les entreprises fabricantes des appareils de collecte, afin de proposer un service complet sur le LiDAR (ex : LiDAR360).
Pour en savoir plus : « La gestion des données LiDAR »
Bibliographie
« Relevés topographiques par LiDAR aérien », Sintégra : https://www.sintegra.fr/prestation-topographie-cartographie/cartographie-aerienne/lidar-topographique/
« Qu’est ce que la technologie LiDAR ? », 8 Août 2019, Vanessa MAZZARI : https://blog.generationrobots.com/fr/qu-est-ce-que-la-technologie-lidar/
« Quelles applications pour le LiDAR ? », 20 Septembre 2019, Vanessa MAZZARI : https://blog.generationrobots.com/fr/quelles-applications-pour-les-lidar/
« Tests LiDAR bathymétriques aéroportés dans les petits fonds Normands et Picards », 2015, Réseau d’Observation du Littoral de Normandie et de Hauts-de France : https://www.rolnp.fr/rolnp/index.php/110-page-d-accueil/444-tests-lidar-bathymetrique-aeroporte-dans-les-petits-fonds-normands-et-picards
« Utilisation du LiDAR pour la cartographie des habitats côtiers », 15 Mai 2013, Wikhydro : http://wikhydro.developpement-durable.gouv.fr/index.php/Utilisation_du_lidar_pour_la_cartographie_des_habitats_c%C3%B4tiers