Capteurs et plateformes Lidar

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Questions and Answers

Quelle est la principale limitation de l'utilisation du LiDAR satellitaire pour les études environnementales à grande échelle, malgré sa couverture globale ?

  • Le coût prohibitif du lancement et de l'opération des satellites équipés de LiDAR.
  • La résolution spatiale des données, qui limite leur usage à des études très générales. (correct)
  • La complexité logistique de la maintenance des satellites en orbite.
  • La faible capacité à pénétrer la canopée des forêts denses.

Comment l'intégration d'une unité de mesure inertielle (IMU) dans un système LiDAR aéroporté contribue-t-elle à la qualité des données recueillies ?

  • Elle fournit des données précises sur l'orientation et l'attitude du capteur, essentielles pour la géoréférenciation des données. (correct)
  • Elle permet de compenser les variations altitudinales de l'appareil, améliorant ainsi la précision verticale des données.
  • Elle améliore la résolution spectrale des données en mesurant l'intensité du signal réfléchi dans différentes longueurs d'onde.
  • Elle réduit les effets des turbulences atmosphériques sur le faisceau laser, augmentant la portée du capteur.

Dans quel contexte l'utilisation combinée du LiDAR aérien et des données satellitaires représente-t-elle une approche optimale pour la surveillance environnementale et la gestion des ressources naturelles ?

  • Pour la cartographie détaillée des zones humides côtières, en raison de la capacité du LiDAR à pénétrer l'eau peu profonde.
  • Pour l'évaluation de la biomasse forestière à l'échelle régionale, combinant la couverture globale avec des informations structurelles détaillées. (correct)
  • Pour la détection précoce des feux de forêt, où la rapidité d'acquisition des données est primordiale.
  • Pour le suivi des mouvements tectoniques dans les zones sismiques actives, en raison de la précision altimétrique du LiDAR.

Comment l'utilisation de capteurs LiDAR multi-spectraux terrestres contribue-t-elle à améliorer la précision de la cartographie urbaine et de la modélisation des infrastructures existantes ?

<p>En permettant la différenciation des matériaux de surface en fonction de leur signature spectrale, améliorant ainsi la classification des objets. (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la principale raison pour laquelle les relevés LiDAR aéroportés sont considérés comme essentiels pour la découverte de sites archéologiques enfouis sous une végétation dense ?

<p>Ils ont la capacité de pénétrer la canopée et de cartographier le relief du sol avec une grande précision. (D)</p> Signup and view all the answers

Dans le contexte de la navigation autonome, comment les données LiDAR terrestres mobiles sont-elles utilisées pour assurer la sécurité des véhicules et des robots en mouvement ?

<p>Pour détecter et classifier en temps réel les obstacles, la signalisation et les autres éléments de l'environnement. (C)</p> Signup and view all the answers

Comment l'amélioration des algorithmes de traitement des données LiDAR a-t-elle contribué à élargir le champ d'application de cette technologie dans divers domaines ?

<p>En permettant l'extraction d'informations pertinentes à partir de nuages de points denses et complexes, ouvrant la voie à de nouvelles applications. (C)</p> Signup and view all the answers

Dans le contexte de la gestion des risques naturels, quelle est la principale contribution du LiDAR aéroporté à l'évaluation et à la prévention des inondations ?

<p>La cartographie des zones inondables potentielles avec une grande précision altimétrique, permettant de mieux planifier l'aménagement du territoire. (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la principale différence entre le LiDAR terrestre statique et le LiDAR terrestre mobile en termes d'applications et de méthodologie d'acquisition de données ?

<p>Le LiDAR terrestre statique est utilisé pour les relevés architecturaux et la documentation du patrimoine, tandis que le LiDAR terrestre mobile est utilisé pour la cartographie urbaine dynamique. (B)</p> Signup and view all the answers

Comment les données LiDAR satellitaires contribuent-elles à améliorer la précision des modèles climatiques globaux et des estimations du stockage de carbone à l'échelle planétaire ?

<p>En cartographiant la hauteur et la structure des forêts avec une couverture globale, ce qui permet d'estimer la biomasse et le stockage de carbone avec plus de précision. (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la principale difficulté rencontrée lors de l'utilisation du LiDAR terrestre dans les environnements urbains denses, et quelles stratégies peuvent être mises en œuvre pour atténuer ce problème ?

<p>Les obstacles tels que les bâtiments et la végétation dense, qui bloquent les signaux laser et créent des zones d'ombre ; effectuer des relevés à partir de plusieurs positions et combiner les données. (D)</p> Signup and view all the answers

Comment l'utilisation de drones équipés de capteurs LiDAR a-t-elle démocratisé l'accès à cette technologie et ouvert la voie à de nouvelles applications dans l'aménagement du territoire et la gestion des risques naturels ?

<p>En permettant la capture de données à très haute résolution à des coûts abordables, ce qui rend le LiDAR accessible aux petites collectivités et aux entreprises. (B)</p> Signup and view all the answers

Dans le contexte de l'étude de la dynamique des calottes glaciaires et des glaciers, comment les données LiDAR satellitaires sont-elles utilisées pour surveiller l'impact du changement climatique sur la cryosphère ?

<p>En mesurant l'altitude de la surface de la glace avec une grande précision, ce qui permet de suivre l'évolution de l'épaisseur des glaciers et de détecter les changements d'altitude. (C)</p> Signup and view all the answers

Comment l'intégration des données LiDAR avec d'autres sources de données géospatiales, telles que les images satellites et les données SIG, contribue-t-elle à améliorer la prise de décision dans le domaine de la gestion des ressources naturelles ?

<p>En fournissant des informations plus complètes et précises sur l'environnement étudié, ce qui permet de mieux comprendre les processus écologiques et de prendre des décisions plus éclairées. (D)</p> Signup and view all the answers

Dans le cadre de la cartographie forestière, comment les données LiDAR sont-elles utilisées pour estimer la biomasse et le stockage de carbone à l'échelle régionale et mondiale, et quelles sont les limitations de ces estimations ?

<p>En cartographiant la hauteur et la densité de la canopée, ce qui permet d'estimer le volume de bois et la biomasse totale ; la saturation du signal LiDAR dans les forêts très denses limite la précision des estimations. (B)</p> Signup and view all the answers

Dans le domaine de l'archéologie, comment les données LiDAR permettent-elles de révéler des structures enfouies sous la végétation dense, et quelles sont les limites de cette approche en termes de détection et d'interprétation des sites archéologiques ?

<p>En cartographiant le relief du sol avec une grande précision, ce qui permet de repérer les micro-reliefs qui témoignent de la présence de structures archéologiques ; la présence de végétation très dense peut limiter la pénétration du signal LiDAR. (C)</p> Signup and view all the answers

Dans le contexte de la gestion des zones côtières, comment les données LiDAR sont-elles utilisées pour surveiller l'érosion côtière et l'élévation du niveau de la mer, et quelles sont les incertitudes associées à ces mesures ?

<p>En mesurant la hauteur de la plage et des dunes, ce qui permet de suivre l'évolution du trait de côte ; les tempêtes et les vagues peuvent modifier rapidement le paysage. (A)</p> Signup and view all the answers

Lors de la conception d'une étude LiDAR pour la cartographie précise d'une zone urbaine historique en vue de sa conservation, quels compromis faut-il considérer entre l'utilisation de LiDAR terrestre, aérien ou mobile, en tenant compte des contraintes de coût, de résolution, d'accès et de réglementations ?

<p>Privilégier le LiDAR terrestre pour une résolution maximale des façades, en acceptant des coûts plus élevés et des contraintes d'accès accrus, tout en complémentant avec des données aériennes pour la couverture des toits. (C)</p> Signup and view all the answers

Lors de la planification d'une mission de suivi de la déforestation en Amazonie à l'aide de données LiDAR satellitaires, comment optimiser la fréquence des acquisitions pour détecter les changements subtils et progressifs de la couverture forestière, tout en tenant compte des contraintes de coût, de couverture nuageuse et de résolution temporelle des capteurs ?

<p>Combiner les données LiDAR avec des images satellites à haute résolution temporelle pour détecter les changements rapides et planifier des acquisitions LiDAR ciblées ; cependant, l'interprétation des images satellites peut être difficile. (B)</p> Signup and view all the answers

Dans le cadre d'une étude visant à évaluer la vulnérabilité des infrastructures côtières face à l'élévation du niveau de la mer, comment combiner au mieux les données LiDAR terrestres, aériennes et bathymétriques pour créer un modèle numérique de terrain (MNT) précis et complet, en tenant compte des incertitudes associées à chaque source de données et des processus dynamiques qui affectent le littoral ?

<p>Combiner les données LiDAR terrestres, aériennes et bathymétriques en utilisant des techniques de fusion de données pour minimiser les incertitudes et modéliser les processus dynamiques, tels que l'érosion et la sédimentation. (C)</p> Signup and view all the answers

Lors de la conception d'un système de navigation autonome pour un robot d'exploration minière souterraine, comment intégrer les données LiDAR terrestres mobiles avec d'autres capteurs, tels que les caméras et les unités de mesure inertielle (IMU), pour assurer une localisation précise et une cartographie fiable dans un environnement obscur, poussiéreux et potentiellement instable, tout en minimisant la consommation d'énergie et la complexité de calcul ?

<p>Combiner les données LiDAR, les images des caméras et les mesures de l'IMU en utilisant des algorithmes de fusion de données pour compenser les limitations de chaque capteur et créer une carte robuste et précise de l'environnement. (C)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Composants d'un système LiDAR

Un système LiDAR se compose d'un émetteur laser, d'un récepteur optique et d'un système de positionnement.

Qu'est-ce que le LiDAR terrestre ?

Le LiDAR terrestre capture des données haute résolution sur des zones spécifiques depuis le sol ou un véhicule.

Qu'est-ce que le LiDAR aérien ?

Le LiDAR aérien collecte des données sur de vastes zones depuis un avion ou un drone.

Qu'est-ce que le LiDAR satellitaire ?

Le LiDAR satellitaire effectue des observations à grande échelle depuis l'orbite.

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Objectif du LiDAR terrestre

Pour des relevés détaillés à courte portée, offrant une précision accrue sur les objets proches du capteur.

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Applications du LiDAR terrestre

Le LiDAR terrestre est adapté aux études architecturales, à la modélisation des infrastructures et à la documentation du patrimoine culturel.

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Avantages du LiDAR aérien

Le LiDAR aérien offre une couverture plus large et permet l'acquisition rapide de données sur des terrains difficiles d'accès.

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Capacité du LiDAR aérien

Le laser du LiDAR aérien pénètre la végétation, utile pour la cartographie forestière et l'estimation de la biomasse.

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Utilité du LiDAR aérien pour les forêts

Cartographie forestière et estimation du stockage de carbone.

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Capacité du LiDAR satellitaire

Le LiDAR satellitaire permet d'étudier l'ensemble du globe, y compris les zones inaccessibles.

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Objectif du LiDAR satellitaire pour les forêts

Il permet d'analyser la hauteur et la structure des forêts à l'échelle planétaire.

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Utilité du LiDAR satellitaire

Grâce à des missions comme ICESat-2, il permet le suivi des calottes glaciaires et des variations du niveau de la mer.

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Quel LiDAR pour les villes ?

Pour les cartographies urbaines détaillées. Il possède notamment une précision millimétrique.

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Quel LiDAR pour le relief ?

Pour la modélisation du relief.

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Quel LiDAR pour la conduite autonome ?

Pour détecter les obstacles et reconnaître la signalisation.

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Quel LiDAR pour le climat ?

Pour les études climatiques et le suivi des calottes glaciaires.

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Study Notes

  • Leçon 2 aborde les capteurs et les plateformes Lidar
  • Il y a cinq sections principales : introduction, lidar terrestre, lidar aérien, lidar satellitaire et le choix du type de lidar.

Introduction

  • Un système LiDAR comprend un émetteur laser, un récepteur optique et un système de positionnement/d'orientation
  • Le GPS et une IMU permettent une localisation précise du capteur dans l'espace.
  • Le LiDAR peut être installé sur diverses plateformes (scanners terrestres, véhicules, drones, avions, satellites).
  • Le LiDAR aéroporté permet de cartographier rapidement de vastes zones.
  • Le LiDAR terrestre offre une résolution plus fine pour la modélisation urbaine ou l'architecture.
  • Le champ d'application des LiDAR s'étend du suivi des forêts à la navigation autonome des véhicules.

Lidar terrestre

  • Le LiDAR terrestre collecte des données en haute résolution sur des zones spécifiques au sol ou depuis un véhicule mobile
  • Les systèmes terrestres peuvent être fixes (sur trépieds) ou mobiles (intégrés à des véhicules).
  • Ces capteurs sont adaptés aux études architecturales, à la modélisation des infrastructures, et à la documentation du patrimoine.
  • L'avantage est sa précision millimétrique pour la numérisation des bâtiments, la reconstruction 3D des villes et la surveillance des infrastructures.
  • La portée est limitée à quelques centaines de mètres.
  • Il peut rencontrer des difficultés avec les obstacles bloquant les signaux laser.
  • Les scanners statiques sont utilisés pour la préservation du patrimoine.
  • Les systèmes mobiles sont employés pour la cartographie urbaine (Google Street View) et la mobilité autonome.

Lidar aérien

  • Le LiDAR aérien collecte efficacement des données sur de vastes zones (avions, drones).
  • Il offre une couverture plus large et permet l'acquisition rapide de données sur des terrains difficiles.
  • Il peut générer des modèles numériques de terrain (MNT) et des modèles numériques de surface (MNS) avec une précision de l'ordre du centimètre.
  • Il peut être utilisé pour la cartographie et la gestion des ressources naturelles
  • La capacité à pénétrer la végétation est utile pour la cartographie forestière et l'estimation de la biomasse.
  • Les relevés aéroportés sont essentiels pour l'archéologie (découverte de cités mayas au Guatemala).
  • Ils sont généralement moins détaillés que les capteurs terrestres.
  • L'utilisation d'avions ou de drones implique des coûts plus élevés et une logistique complexe.
  • On peut utiliser le RIEGL LMS-Q780 ou l'Optech ALTM pour des relevés topographiques de grande envergure, ou le Velodyne Puck ou le YellowScan Surveyor pour des relevés de plus petite échelle, notamment en agriculture de précision.

Lidar satellitaire

  • Le LiDAR satellitaire effectue des observations à grande échelle avec une couverture globale.
  • Il permet d'étudier des zones inaccessibles (pôles, forêts denses, océans)
  • La résolution spatiale des données est plus faible, ce qui limite leur usage aux études à grande échelle
  • Il joue un rôle clé dans la surveillance des changements climatiques et la gestion des écosystèmes.
  • Il est utilisé pour l'étude de la biomasse forestière et permet d'analyser la hauteur et la structure des forêts à l'échelle planétaire, contribuant ainsi aux estimations de stockage de carbone et aux modèles climatiques.
  • Les missions comme ICESat-2 mesurent l'évolution des glaces polaires et des altitudes des surfaces terrestres.
  • Les principaux capteurs LiDAR satellitaires incluent GEDI et ICESat-2
  • GEDI (Global Ecosystem Dynamics Investigation) a été lancé en 2018
  • ICESat-2 (Ice, Cloud, and Land Elevation Satellite-2), a été lancé par la NASA en 2018.

Quel type de lidar choisir ?

  • Le choix dépend de l'application visée
  • Le LiDAR terrestre est optimal pour les cartographies urbaines détaillées.
  • Le LiDAR aérien est privilégié pour la modélisation du relief et les études topographiques.
  • Les LiDAR aérien et satellitaire sont combinés pour les études forestières, permettant de mesurer la hauteur des arbres, d'estimer la biomasse, de la végétation et ses sous-jacentes
  • Le LiDAR terrestre mobile est utilisé dans le domaine de la navigation autonome pour la détection des obstacles et la modélisation de l'environnement.
  • Le LiDAR satellitaire est la solution pour les études climatiques et le suivi des calottes glaciaires.

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