Exemple d'utilisation de données géographiques 3D

Le lidar (LIght Detection And Ranging) est une méthode de télédétection qui consiste à mesurer grâce à la lumière la distance entre un objet et un capteur. Celui-ci émet des impulsions laser infrarouges à haute fréquence vers le sol (ou vers un autre objet). On compte ensuite le temps que met la lumière réfléchie pour revenir à sa source. On en déduit la position des points impactés. Avec plusieurs centaines de milliers d’impulsions produites par seconde, le dispositif génère très vite une énorme quantité de données géoréférencées.

C’est une technologie particulièrement adaptée à la cartographie, car elle permet de mesurer de façon très précise la topographie des terrains, avec une résolution élevée. Le sol, même sous couvert végétal, est décrit de manière très fine, l’hydrographie est bien rendue et les différents étages de la verdure se discernent facilement.

Notons que le lidar se distingue de deux autres outils de télémétrie : le sonar (mesure par propagation du son dans l’eau) et le radar (utilisation des ondes électromagnétiques). 

L’acquisition des données lidar dans le cadre du programme Lidar-HD de l’IGN se fait par avion. Celui-ci survole le territoire à une altitude de 1500 mètres environ, et fournit un ensemble d’indications laser d’approximativement 10 points par mètre carré (d’où la qualification HD pour haute densité). Cela permet de capturer les détails précis de la topographie du terrain, par exemple les bâtiments ou les ponts.

Les nuages de points bruts engendrés sont mis à disposition du public professionnel qui peut ainsi participer à leur classification, étape indispensable pour la production de modèles numériques. De plus, l’IGN utilise et publie une librairie d’intelligence artificielle appelée Myria3D pour aider à ce traitement.

Une fois classées, les données sont analysées en vue de la création de cartes en 3D, avec une résolution de 1 point tous les 50 centimètres.

On peut de cette façon générer :

• le modèle numérique de terrain (MNT) : représentation topographique de la surface terrestre ;
• le modèle numérique de surface (MNS) : représentation du sol et du sursol (arbres, bâtiments, etc.) ;
• le modèle numérique de hauteur (MNH) : représentation du sursol uniquement ;

Le modèle numérique obtenu est une donnée raster, c’est-à-dire une grille de pixels. Chacun d’eux symbolise une unité de surface au carré et est doté d’une valeur correspondant à son altitude. Le modèle est constitué de triangles créés à partir du nuage de points initiaux, puis collés bord à bord. Ces triangles sont ensuite habillés d’une texture qui restitue l’aspect général du terrain