ALTIMÉTRIE HAUTE RÉSOLUTION Atelier géothématique Inondation, aménagement, foresterie, transport,... : quels usages pour les données 3D? CEREMA DTSO Toulouse, 2 juillet 2014 ign.fr
INTRODUCTION ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 2
DES ENJEUX ET UN CONTEXTE EN ÉVOLUTION LA CONNAISSANCE FINE ET PRÉCISE DU TERRITOIRE EST UN ENJEU MAJEUR Besoin d outils de suivi des territoires Prise de conscience politique Le contexte réglementaire est en pleine évolution (directive Inondation) ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 3
DES ENJEUX ET UN CONTEXTE EN ÉVOLUTION Contexte technique Technologies d acquisition nouvelles et performantes Technologies d exploitation de ces nouvelles données Technologies de diffusion : internet, portails 3D ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 4
LE RGE ALTI Spécifications du produit C est un MNT maillé au pas de 1 m Systèmes de coordonnées : la projection légale (Lambert93 en métropole) le système d altitude légal (NGF-IGN69 ou IGN78 en métropole) Découpage en dalles de 1 km² Précision verticale LiDAR : 20 à 30 cm Photogrammétrie : 70 cm Métadonnées associées Métadonnées «texte» Images de qualification du MNT ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 5
Résolution DES TECHNOLOGIES ADAPTÉES 5 m RADAR 2 m PHOTOGRAMMETRIE 1 m LIDAR Précision ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 6
PRINCIPES DE PROGRAMMATION LIDAR littoral et zones inondables LIDAR «forêts» Corrélation «urbaine» Corrélation «rurale» RADAR ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 7
LITTO3D C est une co-production SHOM-IGN pour la réalisation d un MNT continu terre-mer sur le littoral français Spécifications similaires à RGE Alti, étendues à des capteurs bathymétriques (sondeurs SMF et LiDAR bathymétriques) opérés sous maîtrise d ouvrage du SHOM ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 8
ACQUISITION LITTO3D LIDAR TOPOGRAPHIQUE Sondeur Multi Faisceau (SMF) LIDAR BATHYMETRIQUE Marée haute ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 9 Marée basse
Toulon-Giens ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 10
MÉTHODES DE PRODUCTION ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 11
MNT OU MNS UN PEU DE VOCABULAIRE Un MNT décrit la forme et la position de la surface du sol. Un MNS inclut les éléments de sursol vus lors de l acquisition aérienne (LiDAR ou image) : végétation, bâtiments, véhicules En pratique : Un processus basé sur des acquisitions aéroportées produit toujours un MNS Le MNT est dérivé du MNS par une phase de post-traitement : filtrage du sursol détection du sol. ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 12
MNT = MNS - sursol MNT OU MNS MNS MNT ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 13
MÉTHODES DE PRODUCTION DU RGE ALTI Photogrammétrie aérienne ou LiDAR aéroporté ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 14
PHOTOGRAMMÉTRIE AÉRIENNE ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 15
APPARIEMENT MULTI-IMAGES ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 16
CALCUL DU MNE ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 17 L ortho et le MNE (vue générale)
CALCUL DU MNE ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 18 L ortho et le MNE (détail)
CALCUL DU MNT MNE brut Masque du sol obtenu par fusion de différentes sources de données : - MNE brut - BD PARCELLAIRE - routes de la BD TOPO MNT ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 19
CALCUL DU MNT Recherche de points au sol ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 20
CALCUL DU MNT Calcul d une grille élastique paramètre de lissage de la grille ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 21
CALCUL DU MNT CORRECTIONS INTERACTIVES ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 22
LIDAR AÉROPORTÉ ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 23
LIDAR AÉROPORTÉ LIDAR = LIght Detection And Ranging «Mesure de distance par détection de lumière» ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 24
PRINCIPE Position du capteur Direction de visée Dt distance Z Echo X ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 25 Y
LASER À IMPULSIONS Intensité Longueur d'onde : proche infrarouge (1064 ou 1541 nm) Durée des impulsions : 7 à 10 ns Fréquence des impulsions : ~200 khz (jusqu'à 500 khz) Divergence : typiquement 0.3 mrad (30 cm de diamètre à 1000 m) ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 26 Temps
SYSTÈME DE BALAYAGE Couvrir une bande de terrain sous l'axe de vol Par exemple au moyen d un miroir oscillant ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 27
RÉFLEXION DE L'IMPULSION Intensité Dt distance ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 28 Temps
RÉFLEXION DE L'IMPULSION Intensité Dt 1 distance 1 Dt 2 distance 2 Dt 3 distance 3 ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 29 Dt 4 distance 4 Temps
PRINCIPE DU GÉORÉFÉRENCEMENT DIRECT Position et orientation Centrale inertielle 3 gyroscopes 3 accéléromètres Echantillonnage ~200 Hz GNSS Récepteur bi-fréquence Echantillonnage ~ 2 Hz direction distance Calcul de trajectographie Couplage GNSS / inertiel Point XYZ Trajectoire (WGS84) Position absolue l,, h Orientation absolue roll, pitch, yaw ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 30
CLASSIFICATION DU NUAGE DE POINTS Détection automatique de points situés au sol, basée sur des critères de pente et de courbure du sol Corrections interactives. ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 31 / 20
CALCUL DU MNT Calcul du MNT par triangulation des points de la classe «sol» et interpolation d une grille régulière au pas de 1 m. ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 32
ELÉMENTS DE PRÉCISION LiDAR aéroporté Corrélation automatique Facteurs principaux GNSS et inertiel Résolution des images, focale Précision alti. attendue Échos : ~15 cm MNT : ~20 cm MNT : 50 à 70 cm Précision plani. attendue De l ordre de 50 cm De l ordre de 50 cm à 1 m Restrictions Végétation basse dense (taillis) : pas d écho au sol, donc interpolation Zones boisées étendues : intégration de MNT externes (BD Alti) Zones végétalisées de petite taille : interpolation ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 33
SPÉCIFICATIONS ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 34
RAPPEL DES SPÉCIFICATIONS PRINCIPALES Spécifications du produit C est un MNT maillé au pas de 1 m Découpage en dalles de 1 km² Format ASCII Grid (.asc) Métadonnées sous forme d images GeoTIFF Masque de SOURCE Masque de DISTANCE ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 35
LE MASQUE DE SOURCE Il fournit une informatique qualitative sur l origine des données Image en couleurs indexées: la couleur indique la «famille» Par exemple vert=lidar, bleu = corrélation, ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 36
LE MASQUE DE DISTANCE Il fournit une informatique quantitative sur la distance aux échantillons (c est-à-dire aux mesures réelles effectuées), en mètres Plus la distance est grande, plus l erreur d interpolation est importante (croit avec le carré de la distance) Image en couleurs indexées L index donne la distance en mètres Une échelle de couleur (vert -> rouge) permet de visualiser l image ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 37
EXPLOITATION DES MÉTADONNÉES B A A B Z 29,9 m SOURCE 52 LiDAR topo, 2 pts/m² Préc. Z : 0,2 m EMQ DISTANCE 1 Interpolation 1m Z -1,35 m SOURCE 30 LiDAR bathy SHOM Préc. Z : 0,5 m à 95% DISTANCE 2 Interpolation à 2 m ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 38
LE PROGRAMME RGE ALTI ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 39
PRINCIPES DE PROGRAMMATION LIDAR littoral et zones inondables LIDAR «forêts» Corrélation «urbaine» Corrélation «rurale» RADAR ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 40
AVANCEMENT Carte au 30/11/2013 Objectif : couverture complète en 2017 ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 41
EXEMPLES Martinique - 2010 Ile de Noirmoutier - 2011 ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 42
MERCI DE VOTRE ATTENTION. ATELIER GÉOTHÉMATIQUE 02/07/2014 43