La technologie LIDAR (Light Detection and Ranging) est une technologie de mesure de distance qui utilise des lasers pour scanner et cartographier des environnements en 3D. Elle est utilisée dans de nombreux domaines, tels que la topographie, la cartographie, l'ingénierie, l'agriculture, l'environnement, etc. Elle fonctionne en envoyant un faisceau laser vers une cible et en mesurant le temps que celui-ci met à rebondir sur celle-ci et d'en déduire la distance entre l'instrument de mesure et la cible avec une précision millimétrique.

Le Lidar est souvent utilisé pour scanner des surfaces terrestres, mais il peut également être utilisé pour cartographier des surfaces marines, des nuages et même des planètes. Il est souvent utilisé en conjonction avec d'autres technologies, telles que le GPS (Global Positioning System) et les capteurs inertiels, pour fournir des données précises et complètes sur l'environnement.

Il a de nombreuses applications pratiques, notamment la création de modèles 3D précis de terrains, la détection de changements dans les paysages, la cartographie de zones inaccessibles et la création de cartes routières précises, avec un principe de fonctionnement assez simple qui est le suivant.

Son principe de fonctionnement est assez simple. Il s'agit d'une technologie de mesure de distance qui utilise des lasers pour scanner et cartographier des environnements en 3D. Voici comment cela fonctionne de façons simplifiée :

1. Le capteur envoie un faisceau laser vers une cible (par exemple, un arbre, une colline, une façade, etc.).
2. Le laser rebondit sur la cible et revient vers le capteur.
3. S’effectue alors la mesure du temps qu'il a fallu au laser pour parcourir l'aller-retour jusqu'à la cible.
4. En utilisant cette information, il est possible de calculer la distance entre lui et la cible avec une précision millimétrique.
5. L'instrument répète ce processus plusieurs milliers de fois par seconde pour scanner l’environnement afin d’obtenir une représentation en 3D.
6. Les données recueillies sont ensuite traitées et analysées pour créer des cartes ou des modèles 3D précis de l'environnement.

Illustration du principe de fonctionnement d'un LIDAR ((from Dowman 2004))

On distingue alors 2 grandes familles de capteur LIDAR actuellement utilisés pour des champs d’application différents avec des niveaux de précision variés dépendant des conditions climatiques et des surfaces étudiées.

Il existe plusieurs types de capteurs LIDAR qui fonctionnent de manière légèrement différente selon leur technologie et leur utilisation :

• LIDAR à télémétrie laser : encore connue sous le nom de capteur actif ou active sensor il envoie un faisceau laser vers la cible et mesure le temps qu’il met à rebondir. Cette technique est utilisée pour mesurer la distance et la vitesse de déplacement de la cible. Elle est couramment utilisée dans les véhicules autonomes, les systèmes de sécurité, etc.
• LIDAR à télédétection : aussi appelé capteur passif (passive sensor). Il émet un faisceau vers une cible et mesure la quantité de lumière qui rebondit au contact de la surface d’étude. Cette technique est appelée télédétection et elle est utilisée pour analyser les caractéristiques de la cible (par exemple, la couleur, la texture, la forme, etc.), c’est notamment cette technologie qui permet d’obtenir des nuages de point 3D ou des maquettes 3D en couleur réelle. Les capteurs LIDAR à télédétection sont couramment utilisés dans les applications de cartographie, de surveillance de l'environnement ou la reconstruction patrimoniale.

Illustration des types de capteurs LIDAR (http://www.yellowscan-lidar.com)

Cette technologie est utilisée dans de nombreux domaines pour cartographier et analyser des environnements en 3D, dont voici quelques exemples de domaines d'application courants :

• Cartes et modèles 3D de terrains : Le Lidar peut être utilisé pour créer des cartes et des modèles 3D précis de terrains, en mettant en évidence le relief, les structures, la végétation, etc. Ces produits peuvent être utilisés dans divers domaines, tels que l'aménagement du territoire, la gestion des ressources naturelles, la planification des infrastructures, etc.
• Cartes routières : il permet également de créer des cartes routières précises, en mettant en évidence les tracés de routes, les intersections, les panneaux de signalisation, etc. Ces cartes peuvent être utilisées par les conducteurs pour se repérer et par les entreprises de transport pour planifier leurs itinéraires.

Application web de représentation de la zone urbaine dans Louhans (71) - Réalisée par l'IGN (IGN)

• Cartes de l'environnement : pour cartographier l'environnement de manière précise, en mettant en évidence les caractéristiques du sol, de la végétation, de la faune, etc. Ces cartes peuvent être utilisées dans le cadre de l'étude de l'impact environnemental de projets, de l'observation de la biodiversité, de la gestion des risques naturels, etc.

Application web de représentation de la zone forestière dans Borne (07) - Réalisée par l'IGN (IGN)

• Cartes de zones inaccessibles : cartographier des zones inaccessibles, telles que les forêts, les gorges, les monts.
• Hydrologie spatiale : le capteur est légèrement diffèrent de celui utilisé sur les avions ou les drone. Il est monté sous un bateau (Hains et al.).

Sources des images : nœud sud-américain. (Paola Echeverry, membre du Hydrospatial Movement Club,)

HYDROSPATIAL – UPDATE AND PROGRESS IN THE DEFINITION OF THIS TERM**, Denis Hains, Lars Schiller, Rafael Ponce, Michael Bergmann, Hayley C. Cawthra, Karen Cove, Paola Echeverry, Latia Gaunavou, Seong-Pil Kim, Ana Carolina Lavagnino, John Maschke, Maria Emanuela Mihailov, Victoria Obura, Parry Oei, Pearlyn Y. Pang, Geetha Plackal Njanaseelan, Shereen L. Sharma. /*Pas de conclusion, de bibliographie ? La fin est à revoir.*/ Vistel Tchako Happi M1 2023 (modifié TJ)