Le Lidar aéroporté ou la lasergrammetrie aérienne : principes, mises en œuvre et potentiels pour l étude des territoires

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1 Le Lidar aéroporté ou la lasergrammetrie aérienne : principes, mises en œuvre et potentiels pour l étude des territoires Laure Saligny (Plateforme technologique GéoBFC, MSH Dijon, USR 3516, ubfc-cnrs)

2 Le LiDAR, light detection and ranging, Airborne Laser scanning : ALS Lasegrammétrie aérienne/aéroportée Méthode de télédétection qui permet d étudier à la fois la surface de la terre et la végétation Technique de télémétrie qui s appuie sur les informations transmises par un faisceau de lumière Domaines d applications : topographie, environnement, archéologie

3 Lidar : principes de fonctionnement GPS ² Centrale inertielle scanner Station de référence

4 Signaux enregistrés 1 er écho n ème écho dernier écho J.Vallet, 2011 Echos / Full Wave Form

5 Trajectoire et précision e Position e Orientation e distance : 5-15 cm : cm à 600 m : < 10 cm

6 Conditions pour une bonne acquisition Plafond nuageux supérieur à la hauteur du vol Pas de vent fort Pas de pluie avant le vol Hors période végétative Pas de neige Bonne visibilité et bon éclairement (si acquisition d images) Bonne constellation GPS Eviter zones à résineux et végétation basse

7 Les prétraitements 1. Calcul de la trajectoire du scanneur calcul de la trajectoire GPS combinaison des données GPS et centrale inertielle 2. Calcul du semis de points laser brut 3. Ajustement des bandes laser et calcul des semis de points laser géométriquement corrects plan de vol Haye Lidar Haye 2007 DRAC Lorraine, INRA Nancy, ONF, M. Georges-Leroy

8 Traitement des données bruts et production des données dérivées Secteur temple de Janus (Autun) Nuage de points bruts (z) 100 m

9 Traitement des données bruts et production des données dérivées Nuage de points classés sol/sursol (sol/bâti/végétation) 50 m

10 Traitement des données M. Georges-Leroy Traitement des données brutes pour produire modèle numérique conforme aux besoins scientifiques : recherche de filtrage et classification adaptés

11 Traitement des données Modèle numérique de Terrain Modèle numérique de Surface Secteur temple de Janus (Autun) Nuage de points bruts (z) 100 m

12 Types de livrables Modèle Numérique de Surface Modèle Numérique de Terrain Modèle Numérique de Canopée/ Modèle Numérique d Elevation

13 Livrables Images de l intensité

14 Elaboration du cahier des charges importances des clauses techniques Bien définir les priorités thématiques et les besoins : paramétrage d acquisition et production de données Bien préciser les délais, les attendus et les exigences minimales Bien préciser les livrables, leur format et le mode de livraison des données Bien préciser les garanties, propriétaire des données et surtout demander les données brutes Bien préciser les critères de sélection et faire attention au rapport qualité / prix (dumping)

15 Vérification des résultats de l acquisition Conformité au cahier des charges Jeu de livrables complet Complétude de la donnée Densité émission et sols Points aberrants Vérification de l altitude et du géoréférencement Conformité aux attentes scientifiques Anomalies et «résidus» ou «bruit» Qualité du filtrage MNTGevrey-Chambertin, pixels «no data», Lidar MSH-uB2011 Lidar GIP-PNF, 2013

16

17 Détection d information : lecture d images Chatillonnais Lidar GIP/PNF

18 Algorithmes et images dérivées du MNT Altitude : 45, Azimut : 0 Altitude : 45, Azimut : 45 Altitude : 45, Azimut : 225 Méthode classique : production d ombrages selon une source d éclairage variable pour faire ressortir les micro-reliefs Azimut : 315 Altitude : 45 Altitude : 3, Azimut : 315 Altitude : 5, Azimut : 45 Altitude : 10, Azimut : 225 Dalles 1000m par 1000m (Châtillonnais) approche «cubiste» (Nuninger et al. 2010)

19 2) DESIR - Forêts du Châtillonnais Ombrages x 8 Analyse en Composantes Principales des 8 ombrages Pentes 1 Reconnaissance et identification des formes Modèle Numérique De Terrain Sky View Factor - Visible Sky Ouverture Topographique Positive Ouverture Topographique Négative 2 Production d indices d imagerie 3 Association indices et formes selon topographie et contexte environnemental 1 = Murée, 2 =Talus de terre, 3 = Epaulement, 4 = Murée sur épaulement, 5 = Epaulement avec soutènement externe, 6 = Terrasse courte ovalair,e 7 = Terrasse courte rectiligne, 8 & 9 = Terrasse longue (Goguey et al., 2010) 1) 3)

20 Apport de la donnée LiDAR Epaisseur Morphologie Relations spatiales Stratigraphie Contexte, voisinage Profil 9 Profil 7 Profil 2 12 Profil 12 Profil 11

21 Les contraintes du LiDAR Un coût important (acquisition + pré-taitements + livrables) : /km² Le délai Faire un bon cahier des charges adapté aux besoins à évaluer pour fournir des données optimales Ressources de stockage (et de traitements) importantes Durée en mois - Année Evaluation précise des besoins Recherche de financements Procédure d appel d offre Acquisition et prétraitements Traitements Suivi/Expertise 3 m N- 1 3 m 3 m 3 m 3 m N 0 3 m 3 m 3 m 3 m N + 1

22 Les avantages du LiDAR Une mesure directe en 3 D avec une précision importante Topographie sous couvert forestier ou terrain difficile Acquisition rapide sur de grandes surfaces Rentable par rapport aux méthodes traditionnelles Données acquises et (post-)traitées selon les besoins Haute résolution des modèles numériques

23 Pour un investissement sur du long terme Agriculture et gestion forestière : calcul des taux et types de boisement, inventaire forestier, cartographie de la hauteur de la canopée, etc. Analyse des risques : cartographie des zones inondables, des glissements de terrain, des chutes de blocs, etc. Environnement et énergie: suivi activités minières et extractions, cartographie du bruit, analyse de l'impact visuel des projets éoliens, analyse du potentiel d'énergie voltaïque de toiture, suivi des projets hydrauliques, etc. Autres: modélisation 3D des bâtiments, écologie du paysage, archéologie, patrimoine, avant-projet infrastructure, suivi de corridor (lignes haute tension ou autres réseaux), etc.

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