La technologie LiDAR pour mieux sonder notre environnement

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Jean-Pascal François-Xavier Leduc
il y a 7 ans
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1 La technologie LiDAR pour mieux sonder notre environnement Richard Fournier Département de géomatique appliquée Université de Sherbrooke Benoît St-Onge Département de géographie UQÀM Jean Bégin Départ. des sciences du bois et de la forêt Université Laval

2 Représentation schématique d un capteur lidar télescope détecteur miroir de balayage laser impulsion retour surface Benoît St-Onge Benoît St-Onge 2011

3 LiDAR Terrestre Leica : ScanStation 2 Zoller & Fröhlich : Imager 5010 Riegl : VZ-400 Faro : Focus 3D

4 LiDAR LiDAR : Light Detection And Ranging LiDAR aéroporté LiDAR terrestre Premier retour Dernier retour

5 LiDAR Terrestre Que peut-on faire avec un LiDAR? Usage principal : Saisir l information 3D détaillée de scènes avec objects géométriques et analyse spatiale des données de nuages de points

6 Structures de transport d électricité Gracieuseté de :

7 Gracieuseté de Juha Hyyppaa Benoît St-Onge

8 Pont à Cap-Rouge (Québec) Gracieuseté de :

9 Évaluer le stress sur les barrages Hemmings falls (Drummondville) Gracieuseté de :

10 Production d un modèle topographique détaillé : canyon de Coaticook (Québec) Gracieuseté de :

11 Sur le terrain

12 Post-traitements On procède ensuite à l alignement des scans pour recréer la scène tridimensionnelle. Ce sont les cibles qui permettent ce traitement. Des filtres peuvent aussi être appliqués pour «nettoyer» la donnée.

13 Vue sur la donnée LiDAR Cliquez dans la zone noire pour une vidéo

14 Éléments à considérer Effet d obstruction du signal ou effet d ombrage Conditions météo Effet du vent Alignement des scans

15 Aéroporté versus Terrestre Comparaison des données ALS et TLS en forêt Terrestre Aéroporté Source: Hopkinsons and al L occlusion du signal est une limite importante pour voir les composantes du couvert forestier

16 Éléments à considérer L espacement entre les rayons peut être ajusté pour différents niveaux de détails. Quelques exemples de résolution (érable rouge à environ 15 m du laser):

17 LiDAR Terrestre Le lidar terrestre procure des représentations 3D de haute précision de composantes des arbres et du peuplement, ce qui permet un complément aux mesures disponibles dans les inventaire terrestres traditionnels. Les mesures visées : Le diamètre à hauteur de poitrine Le défilement du tronc La hauteur de l arbre La couronne (dimensions, densité) La branchaison Structure de l arbre

18 Étude sur le verglas C.. Nock, M. Follett, S. Delagrange, J. Pertunen, D. Greene, A. Paquette, R. Fournier and C. Messier Chaire CRSNG/Hydro-Québec sur le contrôle de la croissance des arbres Centre d'étude de la forêt, UQAM

19 LiDAR Terrestre

Architecture des arbres 1- Création de la structure des branches Terrestrial LiDAR Données scanning LiDAR Initial Skeleton Squelette initial Segmentation:

20 Architecture des arbres 1- Création de la structure des branches Terrestrial LiDAR Données scanning LiDAR Initial Skeleton Squelette initial Segmentation: : Bois Wood Segmentation: : Feuilles Foliage Growing Structure of Branches des branches L-Architect - Jean-François Côté, Centre canadien de la fibre de bois

21 Architecture des arbres 2- Ajout du feuillage Shoot Model Ajout de pousses aux extrémités des branches Light Model Ajout de pousses à l intérieur de la couronne en fonction de l illumination L-Architect - Jean-François Côté, Centre canadien de la fibre de bois

22 Architecture des arbres Pruche Thuya Occidental Sapin Douglas L-Architect - Jean-François Côté, Centre canadien de la fibre de bois

23 Architecture des arbres Thuya Occidental Sapin Douglas Pruche L-Architect - Jean-François Côté, Centre canadien de la fibre de bois

24 Placettes virtuelles Simulation d un peuplement à partir d un catalogue d arbres Catalogue d arbres Tree Catalog Peuplement Forest Site L-Architect - Jean-François Côté, Centre canadien de la fibre de bois

25 Les impulsion lidar sont reflétées par la surface du feuillage mais peuvent pénétrer jusqu au sol Gracieuseté de Juha Hyyppa 25

26 Balayage lidar Benoît St-Onge

27 Semis de points lidar Les données prennent donc la forme de semis de points XYZ plus ou moins réguliers. Benoît St-Onge

28 Le lidar permet de «démasquer» le relief Source : Benoît St-Onge

29 Différence de précision topographique entre le lidar et d autres sources de données SRTM 90 m/pixel BNDT 22 m/pixel LiDAR 1 m/pixel Gracieuseté de Robert-André Daigneault et Sylvain Millette, UQAM

30 Les couches matricielles caractéristiques Modèle numérique de surface (MNS) Modèle numérique de terrain (MNT) Modèle de hauteur de canopée (MHC) Benoît St-Onge

31 Identification et mesure des arbres individuels Benoît St-Onge 2011 m 30 m 31

32 Perspectives Amélioration des inventaires terrestres avec des mesures impossible par des techniciens sur place : attributs sur tous les arbres du peuplement, développement d algorithmes opérationnels. Améliorer la prévision de la croissance et de la qualité du bois avec des métriques sur la structure fine des forêts. Réduction des coûts de l inventaire avec de nouveaux produits cartographiques supérieurs à ceux existants. Méthodes adaptées à des milieux complexes ou limitants : forêts feuillues ou nordiques. Accessibilité des appareils LiDAR mais besoin urgent d outils de traitement des données adaptés aux problématiques. Réception du milieu des praticiens à ces solutions (compétition et réduction des coûts obligent!)

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