Lidar 3D

Le lidar est une méthode utilisée pour déterminer des distances variables, en ciblant un objet avec un laser et en mesurant le temps que met la lumière réfléchie pour revenir au récepteur. Grâce aux différents temps de retour du laser et aux différentes longueurs d’onde du laser, vous pouvez l’utiliser pour réaliser des représentations numériques en 3D des fonds marins et des zones de la surface de la Terre.

Cet article traite du développement des systèmes lidar 3D, de leurs applications et des systèmes modernes de balayage laser 3D. Le développement du lidar 3D a commencé dans les années 1980 et s’est poursuivi jusqu’à l’émergence de scanners modernes polyvalents.

En outre, l’article aborde les deux principaux types de systèmes lidar 3D – les systèmes lidar aéroportés et terrestres – et leurs situations d’utilisation.

Alors, qu’est-ce que le lidar 3D? Le Lidar est une combinaison unique de balayage laser et de balayage 3D et est parfois appelé balayage laser 3D. Cette technologie est principalement utilisée pour réaliser des cartes à haute résolution, notamment dans les domaines de la géomatique, de la géographie, de l’arpentage, de la géologie, de la physique atmosphérique, de la sismologie, de l’altimétrie laser, de la foresterie, de l’archéologie et de la cartographie par fauchée laser aéroportée (ALSM).

Développement des systèmes Lidar

Le développement de systèmes lidar aéroportés sans balayage a commencé au début des années 1980, et les géomètres ont utilisé la cartographie topographique. Par exemple, Krabill et al. (1984) ont cartographié la topographie d’un bassin versant près de Memphis au Tennessee en utilisant un système lidar aéroporté. Au milieu des années 1980, les chercheurs ont utilisé des systèmes lidar 3D pour déterminer la hauteur de la canopée de la végétation et les changements dans la densité de la canopée.

Cependant, ces systèmes n’étaient pas à balayage, et vous ne pouvez obtenir qu’une seule ligne de données. Les données obtenues étaient un profil en coupe transversale sous l’avion. Il y avait donc plus de limitations, surtout lorsque de vastes zones devaient être couvertes.

Le lidar à balayage aéroporté est devenu disponible au milieu des années 1990. Cette technologie a d’abord été utilisée pour la cartographie topographique des terrains et la réalisation de mesures forestières. En effet, les systèmes de balayage peuvent balayer une bande de paysages grâce à la déviation latérale des faisceaux laser émis qui se produit lorsque l’avion avance. Par conséquent, le scanner lidar 3D aéroporté peut balayer une grande zone en une série de bandes. Cela est dû au diamètre relativement faible de l’empreinte du faisceau laser, qui se situe entre 10 et 30 cm sur le sol.

En général, les applications de visualisation lidar sont divisées en deux catégories : les applications aéroportées et les applications terrestres. Ces deux types requièrent des scanners dont les spécifications varient. Les spécifications requises ont été choisies en fonction de l’objectif des données nécessaires, de la taille de la zone à couvrir, du coût de l’équipement, de la gamme de mesures à prendre, entre autres exigences.

Applications du Lidar aéroporté

Il s’agit d’utiliser un scanner laser pour créer des modèles de nuages de points en 3D d’un paysage tout en étant attaché à un avion pendant le vol. C’est actuellement la méthode la plus précise et la plus exacte pour développer des modèles numériques d’élévation. Par rapport à la photogrammétrie, ce système peut filtrer les réflexions de la végétation pour créer des modèles numériques de terrain représentant beaucoup mieux les surfaces du sol telles que les sites du patrimoine culturel et les rivières.

Les systèmes lidar à balayage à grande empreinte sont utilisés pour la télédétection forestière à grande échelle à partir de satellites. Ils ont une plus grande empreinte au sol, couvrant entre 10 et 25 mètres de diamètre. En outre, elles sont obtenues à partir d’une altitude plus élevée, ce qui permet d’obtenir des bandes d’images plus larges.

Les principaux composants de la visionneuse lidar aéroportée sont les modèles numériques de surface et les modèles numériques d’élévation. Lorsqu’une interprétation des fissures de tension, de l’érosion ou des glissements de terrain sous la couverture de la végétation est nécessaire, le lidar aéroporté est utilisé. En effet, ils peuvent facilement voir à travers les canopées des forêts.

Application terrestre du Lidar

Il s’agit de procédés de balayage laser terrestre à la surface de la Terre, qui peuvent être mobiles ou stationnaires. Cependant, le balayage statique devrait permettre de surveiller, de légaliser et de documenter le patrimoine culturel en tant que méthode d’enquête.

On parle de lidar 3D mobile lorsque deux ou plusieurs scanners fixés à un véhicule en mouvement sont utilisés pour collecter des données le long d’un trajet.

Portée de la lumière

Le Lidar utilise le proche infrarouge, l’ultraviolet et la lumière visible pour imager un large éventail d’objets tels que les roches, les composés chimiques, les nuages, la pluie, les aérosols, la pluie, les molécules simples et même les objets non métalliques.

Les faisceaux laser sont puissants et permettent d’obtenir des images d’objets à très haute résolution. Les avions, par exemple, peuvent cartographier les terrains avec une résolution de 30 centimètres, voire plus.

Balayage lidar statique

Le ScanX3D est un appareil de numérisation 3D-lidar moderne standard. Il utilise le balayage laser 3D pour obtenir des produits de données 3D. Il utilise également un scanner RIEGL VZ400i qui produit des nuages de points complets de qualité topographique en 1000×3600. En outre, il capture des images haute définition pour une véritable colorisation.

Les données de balayage laser sont très accessibles et peuvent être géoréférencées et téléchargées à tout moment en temps réel. De plus, les données sont liées à un référentiel vertical ou horizontal spécifique au site pour un accès facile.

En plus du RIEGL VZ400i, ScanX3D utilise une caméra 3D pour mesurer les espaces en 3D tout en capturant des images 4K en ultra-haute définition. Cet outil est très pratique pour créer des modèles 3D et des plans d’étage schématiques.