Qu'est-ce que le LIDAR
Avez-vous entendu parler du LIDAR, cette technologie de télédétection connue pour son utilisation de cartographie de vastes espaces forestiers ? Basé sur une méthode de calcul, il permet de déterminer la distance entre le capteur placé au centre de cette technologie et l’objet visé. Nous vous expliquons tout sur cet outil révolutionnaire à travers cet article.
Origine 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 a été initiée par Théodore MAIMAN, qui inventa les premiers lasers à rubis. Dans les années 1960, les lasers à rubis sont alors les plus précis dans la mesure de distances. Ils sont exploités par différents chercheurs dont Guy GOYER et Robert WATSON, pour mesurer la hauteur des nuages.
Initialement appelé « lidar » par la contraction des mots « light » et « radar », cet outil devient populaire en 1971 grâce aux cartographies de la lune qu’elle a pu fournir durant la mission Apollo 15. L’acronyme reste le même mais la définition change et devient « LiDAR » (Light Detection And Ranging / Light Imaging Detection And Ranging).
Aujourd’hui il est utilisé dans de nombreux domaines : il est à l’origine du succès de l’autonomie des véhicules automatisés, il a révolutionné l’archéologie et il ne cesse d’être amélioré pour donner des résultats de plus en plus précis dans la cartographie spatiale, urbaine et environnementale.
Fonctionnement de la technologie LIDAR
Le LIDAR a pour fonction initiale : mesurer la distance parcourue par un faisceau lumineux grâce à un émetteur et un récepteur. Grâce à cette mesure il enregistre les coordonnées x, y, z de plusieurs points qui peuvent ensuite être observés sous la forme d’un nuage de points sur des logiciels de traitement de données cartographiques 3D.
On parle très souvent du LiDAR pour des relevés en trois dimensions, mais il est aussi utilisé pour des visions en une ou en deux dimensions. Tout dépend de l’utilisation finale de ces résultats :
-1D (1 faisceau sans mouvement) : pour mesurer une distance entre le capteur et l’objet ;
-2D (1 faisceau en balayage horizontale) : pour le calcul de la variation de la distance sur un plan horizontale ;
-3D (Plusieurs faisceaux avec des angles d’inclinaison différents et un balayage horizontal) : pour la cartographie, et la modélisation d’espaces sur trois dimensions.
Cette dernière vision est sans aucun doute la plus utilisée par les groupes de recherche car elle fournit des cartographies en 3D avec une précision au centimètre près. Une cartographie avec une telle précision est recherchée dans plusieurs domaines. C’est pourquoi différents types de LiDAR existent aujourd’hui.
Types de LIDAR
On observe deux catégories d’utilisations du LIDAR, en fonction du faisceau lumineux et du matériel utilisé : terrestre ou aérien. Selon l’objectif et la catégorie, on retrouve différents types de LIDAR.
Trois types d’utilisation se distinguent dans le domaine de l’aéroporté :
-Atmosphérique : utilise des rayons UV grâce auxquels il peut détecter des changements en haute atmosphère (concentrations en potassium, sodium, azote, oxygène), et donner des informations précises sur l’évolution d’aérosols troposphériques (poussières, embruns, nuages volcaniques, feux de forêts…) ;
-Topographique : utilise des rayons infrarouges grâce auxquels il peut reproduire des cartographies précises de différents environnements terrestres (réseaux hydrologiques, forêts, zones urbaines, littoraux, zones géologiques…) ;
-Bathymétrique : utilise un rayon infrarouge additionné à un rayon vert pour obtenir des données sur les fonds marins, souvent sur les littoraux. Le premier détecte la surface du littoral et de l’eau, tandis que le second traverse la masse d’eau pour aller au contact du fond marin et ainsi déterminer la profondeur des objets détectés.
L’aéroporté, bien que précis, reste couteux et les différents acteurs du LiDAR favorisent des appareils de détection terrestres. Dans ce domaine, deux types de LiDAR sont utilisés :
-Mobile : le capteur est en mouvement, souvent sur un véhicule motorisé. Ce type-là est utilisé notamment dans les véhicules autonomes et, est couplé à un système de navigation à inertie (comme pour l’aéroporté) afin de compenser les mouvements parasites.
-Fixe : le capteur est monté sur un trépied, il est utilisé pour l’analyse de bâtiments ou de zones naturelles, aussi bien en extérieur qu’en intérieur.
Les données prélevées par ces différents types de LIDAR sont toutes exploitables par les mêmes logiciels de cartographie 3D (ex : ArcGIS, LIDAR360…). Contrairement au matériel de relevé LiDAR, l’analyse des données n’est beaucoup moins couteuse. Le marché du LiDAR n’est pas encore ouvert à tous, il est donc difficile pour des amateurs ou des petites entreprises d’utiliser cette technologie sans débourser une somme avoisinant les centaines de milliers d’euros.
On va souvent lui préférer la photogrammétrie, une technologie basée sur la modélisation 3D d’objets à partir de photographies en 2D. Elle est certes moins onéreuse, mais moins précise et nécessite un éclairage lumineux et homogène.
Une perspective d’amélioration pour Natural Solutions
Une croissance du marché et une accessibilité toujours plus grandissante du LiDAR, permettra dans les années à venir, d’envisager l’intégration des données LiDAR dans les services proposés aux clients de Natural Solutions. Améliorer l’identification des arbres pour ecoTeka ou proposer des cartographies plus précises des milieux explorés dans GeoNature se fera par l’acquisition de données LiDAR.