Avez-vous considéré le LiDAR comme nouvelle source de données pour votre SIG?

September 11, 2018

Le développement d’un nouveau capteur ne change pas souvent de manière importante la façon dont les praticiens des SIG font les choses pour créer de la valeur et des produits pour leurs clients. Les campagnes de collecte de données LiDAR s’avèrent offrir une nouvelle perspective inestimable sur la Terre. Grâce à ses capacités 3D inhérentes, le LiDAR a la possibilité d’améliorer considérablement la collecte et l’affichage des données. Lisez ce billet de blogue pour en savoir davantage sur le fonctionnement de LiDAR et sur la façon d’obtenir des échantillons de données et de les importer, les afficher et les traiter dans ArcGIS.

Vous avez probablement entendu tout le battage qui s’est fait autour de la collecte et de l’utilisation des données LiDAR (light detection and ranging, ou détection et localisation par la lumière) par la communauté des SIG (système d’information géographique). LiDAR s’apparente à radar, en ce sens qu’une impulsion d’énergie est émise et qu’il est question du délai entre cette émission et la détection de cette impulsion d’énergie par le système de réception. Cependant, la grande différence réside dans le fait que le radar utilise des ondes radio, alors que le LiDAR recourt à la lumière laser, ce qui améliore grandement la résolution et la précision. Les systèmes de radar et de LiDAR permettent tous deux aux utilisateurs de mesurer la distance d’objets cibles. Toutefois, en ce qui concerne l’observation de la Terre, le LiDAR offre une perspective qui dépasse la simple imagerie.

Donc, explorons le contexte, la technologie et les utilisations qui font du LiDAR une source de données importante à considérer pour votre SIG.

Le LiDAR représente une technologie de télédétection relativement nouvelle qui permet aux utilisateurs de recueillir des échantillons ponctuels très denses d’entités en 3D. (Le LiDAR est tellement nouveau qu’on n’a pas encore fixé la façon d’écrire ce terme, avec ou sans majuscules, ce qui a donné lieu à plusieurs formes de ce mot, comme LIDAR, Lidar et LADAR.)

Les systèmes LiDAR produisent de grandes collections 3D de mesures ponctuelles spatialement référencées, connues sous le nom de nuages de points. Ces nuages de points comprennent des valeurs x, y et z, ainsi que des attributs supplémentaires tels que l’horodatage GPS. L’entité surfacique précise que l’impulsion laser rencontre peut être classée (en utilisant la valeur du signal réfléchi) selon les codes de classification qui sont définis dans le format LAS. Ces classes comprennent le sol, les types de végétation, les bâtiments, l’eau et les câbles.

 Une vue en perspective d’un nuage de points LiDAR qui a été téléchargé à partir du site web du Portail de données ouvertes du Nouveau-Brunswick. Les données ont été traitées et chargées dans ArcGIS Pro. Vous pouvez clairement voir les points LiDAR et les altitudes. Les altitudes plus élevées sont colorées en rouge, alors que les altitudes plus basses sont colorées en bleu. Comme cette zone est très boisée, vous pouvez aussi voir le corridor de la ligne de transport d’électricité à haute tension, qui est dépourvu d’arbres.

Les nuages de points LiDAR sont stockés et traités dans ArcGIS au format de fichier LAS standard de l’industrie. Cependant, comme vous pouvez l’imaginer, les fichiers LAS ont tendance à être très volumineux. Esri a donc développé une version compressée et améliorée du format LAS, appelée zLAS, qui est également prise en charge dans ArcGIS. Il existe également un format LiDAR compressé de tierce partie appelé LAZ, que le Nouveau-Brunswick a utilisé pour partager ses fichiers. Les Outils d’échantillonnage 3D d’Esri comprennent celui qui permet à ArcMap de convertir les fichiers au format LAZ en fichiers au format zLAS aux fins d’utilisation dans ArcMap ou ArcGIS Pro.

Comme ArcGIS Pro prend en charge la 3D directement dans les vues de scène, il vous suffit de charger le fichier LAS ou zLAS dans une nouvelle scène, et une vue du nuage de points apparaîtra. En prenant ce nuage de points et en effectuant la visualisation, la rotation, le zoom et le positionnement nécessaires, vous pouvez établir la meilleure visualisation de votre zone d’intérêt.

Le fichier LAS téléchargé du Nouveau-Brunswick est affiché sur le fond de carte topographique. Les données LiDAR sont automatiquement enregistrées géométriquement avec le fond de carte, comme vous pouvez le voir le long du corridor de la ligne de transport d’électricité. En outre, les altitudes de terrain en rouge, jaune, vert et bleu correspondent étroitement aux courbes de niveau du fond de carte.

Vue en perspective de la même scène du Nouveau-Brunswick en diagonale à partir du coin nord-est. Les arbres, le couloir hydroélectrique et les lignes électriques à l’intérieur s’affichent clairement dans cette scène.

Les données LiDAR sont de plus en plus disponibles au Canada; dans de nombreux cas (comme au Nouveau-Brunswick), elles sont publiées sous forme de données ouvertes. Avec un peu d’effort, vous pouvez télécharger ces fichiers LiDAR, les convertir au format LAS ou zLAS si nécessaire, et les visualiser dans ArcGIS. Le LiDAR vous donne non seulement l’altitude des points, mais aussi une perspective supplémentaire sur ce qui se trouve sur le terrain (dans le champ de classification des points LiDAR). Vous pouvez rapidement créer des modèles d’altitude et de surface à partir du champ d’altitude des données LiDAR dans ArcGIS.

Maintenant, vous vous demandez peut-être : en quoi les modèles numériques d’altitude (MNA) et les modèles numériques de surface (MNS) diffèrent-ils des nuages de points LAS?

Un modèle numérique d’altitude ou MNA a des valeurs d’altitude à intervalles de quadrillage réguliers qui représentent l’altitude du sol à un point donné. Le MNA du sol constitue un modèle de sol nu ne contenant ni arbre, ni bâtiment, ni autre élément d’altitude qui est au-dessus du niveau du sol. En revanche, un modèle numérique de surface (MNS) contient également des altitudes à intervalles réguliers, mais ces altitudes comprennent la première surface réfléchie détectée par le LiDAR, qui peut inclure les surfaces de la cime des arbres, les lignes électriques ou les surfaces des toits de bâtiments.

 
   

(En haut, à gauche) Le fait de cliquer sur n’importe quel point LiDAR génère des attributs connexes comme la localisation, l’altitude et l’horodatage GPS. (En haut, à droite) Affichage des points classifiés comme la haute végétation, la basse végétation et le sol. (En bas, à gauche) Nuage de points qui comprend des entités surfaciques servant à créer un modèle numérique de surface (MNS). (En bas, à droite) Nuage de points comprenant des entités surfaciques (c.-à-d. le couvert végétal) qui sont enlevées afin de créer un modèle numérique d’altitude (MNA).

Donc, si vous n’avez pas téléchargé de données LiDAR et si celles-ci ne vous sont pas devenues familières, je vous suggère de prendre le temps d’y jeter un coup d’œil. Comme pour le traitement d’images, le traitement LiDAR nécessite plus d’espace disque et plus de puissance de traitement qu’avec vos données SIG habituelles; mais, tant que vous vous en tenez à de petits fichiers et à de petites zons, vous devriez vraiment investir votre temps et vos efforts pour voir comment les données LiDAR peuvent vous aider, ainsi que votre organisation.

Ce billet a été écrit en anglais par Gordon Plunkett et peut être consulté ici.

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