Le LiDAR comme outil de reconstruction 3D des bâtiments

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Le LiDar (Light Detection and Ranging), technique de mesure à distance fondée sur l’analyse des propriétés d’un faisceau de lumière renvoyé vers son émetteur, est un instrument fondateur dans la télédétection active qui trouve son application dans bons nombres de domaines liés à la topographie ou aux sciences (cf. l’article de Pierre Vivet http://veillecarto2-0.fr/veille-2/outils-2-0-veille-2/le-lidar-par-les-drones-mesures-defficacite/). Il fournit ainsi des nuages de points en 3D de densité très élevée. Néanmoins, ce principe couvre un nouveau panel d’activités en s’intégrant majoritairement aux domaines liés à l’aménagement du territoire et à l’urbanisme.

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Source de l’image: http://www.geo-plus.com/visionlidar_traitement_donnees_lidar/?lang=fr

En effet, d’après un article apparu dans Géomatique Expert de Janvier-Février 2013, la 3D est perçue comme un outil fondamental  qui s’inscrit comme une aide à la décision (vocation prospective) et un moyen de communication. La constitution d’une maquette 3D nécessite l’agrégation de certaines données : le MNT (comme la BD Alti© de l’IGN) et une base 2D (BD Topo© de l’IGN par exemple) pour l’extrudation. De plus, comme le précise Fayez TARSHA KURDI dans sa thèse, « pour construire automatiquement un modèle 3D d’une ville à partir de données lidar, deux étapes sont indispensables. La première consiste à segmenter automatiquement le nuage de points pour en extraire des classes (en général le sol, les bâtiments et la végétation). La seconde se base ensuite sur la classe « bâtiments » pour en modéliser les éléments de manière automatique. […]La modélisation d’un bâtiment se décompose en trois phases comme l’illustre: la modélisation des façades du bâtiment, suivie de la modélisation 2D du toit et enfin, à partir de ces deux résultats on reconstruit le modèle 3D complet du bâtiment. »

technique lidar Image

Sources des images: Thèse de Fayez TARSHA KURDI

Présentation de la technologie LiDAR pour la reconstruction d’un bâtiment

La municipalité de Lausanne, en Suisse, est équipe par un SIG 3D depuis déjà quelques années. En 2012, la ville décide de mettre à jour ses données altimétriques datant de 2001. L’étude a été confiée par une entreprise privée compétente et les données récoltées ont ensuite été traitées selon 4 procédés :

  1. Classification des points (méthodes semi-automatiques  qui  permet  de  filtrer  les points aberrants et d’attribuer  une  classe  à  chaque  point  selon  la  couverture  du  sol qu’il représente.
  2. Coloration des points :méthode qui  attribue  à  chaque  point  un  code  couleur  RGB provenant de l’orthophoto superposée.
  3. Calcul du  modèle  numérique  de  terrain  MNT :création  d’une  grille régulière  de résolution   5m   où   l’altitude   de   chaque   pixel   est   déterminé   par   les   classes représentant le terrain (sol perméable, imperméable et l’eau).
  4. Calcul du  modèle  numérique  de  surface  MNS :création  d’une  grille  régulière  de résolution  5m  où  l’altitude  de  chaque  pixel  correspond  aux  sommets  (max.)  des objets à la surface du sol (toits, arbres, ponts, etc.).

Sources de l’article: