Les évolutions technologiques des capteurs : avant, pendant et après FORESEE

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1 FORESEE : Colloque de restitution 14 novembre 2014 FCBA Paris Les évolutions technologiques des capteurs : avant, pendant et après FORESEE Michel MEMIER (Sintégra)

2 Objectifs de la présentation Présenter les apports de l évolution des capteurs et des techniques d acquisition pour les technologies les plus utilisées dans le projet FORESEE : la photogrammétrie le lidar aéroporté 2

3 Sommaire La photogrammétrie aérienne : de l argentique au numérique Le lidar aéroporté : plus loin et plus vite Conclusion 3

4 La photogrammétrie - La photogrammétrie aérienne est une technique de télédétection utilisée depuis longtemps en cartographie et en photo interprétation. - Evolution fondamentale apportée par l avènement des images numériques. - Coût d acquisition des images plus de pellicule (poids, autonomie) ouverture aux drones - Dynamique radiométrique meilleure corrélation automatique meilleure interprétation (pq, p q ) XYZ 4

5 La photogrammétrie

6 La photogrammétrie 2005 Couverture stéréoscopique: 15 à 20 ha par image (GSD 5 cm) 2012 (Foresee) Couverture stéréoscopique: 1 à 2 ha par image (GSD 5 cm) 6

7 La photogrammétrie Principal critère à optimiser pour une image : GSD (Ground Sample Distance) Résolution du capteur (taille % nb de pixels) Qualité de l optique (pouvoir de résolution, distorsion) Visibilité (qualité de l atmosphère) Eclairement de la scène (hauteur solaire, ombres portées) Hauteur de vol et distance focale Autres critères: D où: Rapport B/H (influe sur σ z et sur le processus de corrélation) Les recouvrements (longitudinaux et latéraux) nombre d images utiles - Choix du capteur (taille, focale) - Choix du vecteur (Avion, hélicoptère, ULM, Drone) - Etude d un plan de vol (configuration des axes de vol, hauteur, heure d acquisition ) 7

8 Le lidar aéroporté GPS ² Centrale inertielle scanner Station GPS de référence. Le laser éclaire le terrain (système actif) 8

9 Le lidar aéroporté Principaux critères de performances d un lidar aéroporté - Puissance (portée) surface couverte = f (hauteur de vol) - Fréquence d impulsions densité = f ( fréquence, hauteur et vitesse de vol) - Fréquence de balayage isométrie du semis - Gestion des MPIA permet d optimiser la fréquence d impulsions à 1000 mètres le temps de vol est de sec (vitesse de la lumière) soit une fréquence maximum théorique d impulsion de 330 KHz 9

10 Le lidar aéroporté À puissance donnée, la portée dépend de la visibilité et de la réflectivité 10

11 Le lidar aéroporté À fréquence donnée, la densité dépend de la hauteur et de la vitesse 11

12 Le lidar aéroporté Evolution en fréquence des lidar 1995 : 50 KHz < 1 point/m : 100 KHz 2 points/m : 150 Khz 3 points/m : 300 Khz 6 points/m : 500 KHz 7/10 points/m : 800 Khz 10/15 points/m :? (*) hauteur 800 m vitesse 200 km/h largeur de balayage 900 m 12

13 Le lidar aéroporté Critères à optimiser pour un semis de points lidar : densité - taille de l empreinte - précision l éclairement de la scène n est pas nécessaire la visibilité doit être seulement «suffisante» Le sol ne doit pas être détrempé L étude du plan de vol doit prendre en compte (de manière plus précise qu en photogrammétrie) Le relief (portée maximale) / zone MTA (si utilisation de MPIA) Les constellations GNSS (géo-référencement direct) Angle de scan Saison d acquisition 13

14 Le lidar aéroporté Quelques ordre de grandeur: Acquisition et pré traitement plaine moyenne montagne 15 km 2 (commune) lidar 350 à 450 /Km à 50% photo 200 à 300 /Km km 2 (canton) lidar 150 à 250 /Km 2 photo 80 à 120 /Km km 2 (département) lidar 80 à 130 /Km 2 photo 30 à 50 /Km 2 14

15 Conclusion - La photogrammétrie a connue sa révolution avec l image numérique qui a permis d améliorer de manière décisive l information radiométrique et la qualité des traitements automatiques (2005). - L imagerie RVB a atteint un niveau de qualité qu il semble aujourd hui difficile à transcender (capteurs, optiques). - La «révolution numérique de l image» a permis aux drones, dans certains cas, de faire des acquisitions de bonne qualité à bas coût, sur de petites surfaces. 15

16 Conclusion - L évolution des matériels lidar (puissance et fréquence) a permis de réduire les temps d acquisition, donc les coûts, particulièrement en terrain montagneux. - Une évolution future de ces critères ne semblerait pas, apporter une plus value dans le cadre des applications FORESEE actuelles (densité 4/5 points, dimension de l empreinte 20/25 cm). - Des lidars multifréquences pourraient peut-être permettre d améliorer la segmentation de la canopée. - Les lidars à comptage de photons, pourraient s avérer très efficaces pour l estimation et le suivi de la biomasse. Un satellite doit être lancé en 2016 avec ce type de lidar. En aéroporté? - Hyperspectral - Les Drones équipés de lidar sont encore à l état de prototype (problèmes de capacité d emport et d autonomie ) mais ça va venir. Ils devront faire leurs preuves en opération (coût et facilité de mise en œuvre). 16

17 FORESEE : Colloque de restitution 14 novembre 2014 FCBA Paris Merci de votre attention Contact : michel.memier@sintegra.fr