4 applications du LiDAR pour les municipalités et territoires

Lidar 101 ! 

Au cours des dernières années, nous avons beaucoup entendu parler de la technologie LiDAR. Le mot LiDAR est l’acronyme du terme anglais « light detection and ranging » ou « laser detection and ranging ». Son usage est de plus en plus répandu, tant comme capteur intégré aux véhicules pour aider à la conduite autonome, qu’en tant qu’instrument de mesure pour les professionnels des métiers de l’architecture, de l’ingénierie, de la construction et de la cartographie (AEC & Mapping). 

Cette formidable technologie en constante évolution change de façon radicale notre vision et interaction avec notre monde !

Nous allons simplement vous énumérer une vingtaine d’exemples d’usage du LiDAR, autour de 4 domaines d’applications. Cet article sera consacré au monde municipal, au territoire ainsi qu’aux réseaux qui nous entourent.

Qu’est-ce que le LiDAR ?

Globalement, le LiDAR est une technologie laser qui mesure la distance entre deux points, deux objets. La distance est calculée grâce à l’impulsion du rayon lumineux qui est ensuite reflété vers le capteur, et c’est le temps parcouru par l’impulsion pour atteindre l’objet qui détermine la distance réelle. Chaque point ou mesure nous permet de créer un nuage de points, à différents niveaux d’intensité, en fonction des équipements et du type de relevé.

Le nuage de points obtenu par le LiDAR

Par rapport à d’autres méthodes d’acquisition de données géographiques, le relevé LiDAR rend la mesure plus rapide, plus facile, plus économique, plus précise et plus riche (plus de données).

Source : Z+F USA

Source : Z+F Laser

Il existe plusieurs modes de captation LiDAR, mais nous nous attarderons aux trois principaux afin de recréer un environnement 3D de grande précision :

• Terrestre : à partir d’une position fixe ;
• Aéroporté : à l’aide de drone, avion et hélicoptère ;
• Mobile : à l’aide d’unité mobile de captation, en sillonnant une rue, un quartier, une ville.
  
  Chez Jakarto par exemple, nous utilisons deux puissants LiDAR de niveau professionnel pour générer nos données cartographiques 3D en haute définition, placés sur le toit de chacune de nos unités mobiles de captation.

Les unités mobiles de captation utilisées par Jakarto

Le LiDAR : application municipale et gestion du territoire

1.     CARTOGRAPHIE DU TERRITOIRE

La technologie LiDAR est la plus utilisée de nos jours pour cartographier des environnements, des infrastructures et des lieux, afin d’obtenir une représentation 3D précise. Différemment des techniques conventionnelles d’arpentage ou de photogrammétrie, le LiDAR va collecter plus rapidement plus de données, en créant une cartographie en 3D fidèle de la zone cartographiée.

Les capteurs du LiDAR permettent, entre autres, de cartographier :

• Des villes : en créant un jumeau numérique, c’est-à-dire un avatar de la ville et des éléments qui la compose en version digitale ;
• Des routes : que ce soit pour la conception, la maintenance ou l’auscultation de la chaussée, les relevés LiDAR mobiles de précision sont efficaces et permettent de couvrir de grandes distances rapidement, soit plus de 20 km/h, 100 mètres de rayon avec des équipements haut-de-gamme ;
• Des littoraux : utilisé présentement par les chercheurs et les géologues pour cartographier les littoraux et déterminer leur structure exacte et bien sûr pour l’auscultation des berges afin de déterminer leur niveau d’érosion au fil des ans ;
• Des terres agricoles : utilisé pour créer des cartographies topographiques des champs et ainsi révéler les pentes et l’exposition du soleil sur les terres agricoles. Ces données permettent de construire un terrain parfait et de cartographier les zones ouvertes et accessibles à la lumière du soleil. Elle permet également d’identifier les types de cultures, leur niveau d’humidité, de croissance, essentiel aux efforts de l’agriculture de précision ;
• Toute autre zone ou terrain : création d’une cartographie détaillée d’un terrain à travers le développement d’une carte en 3D illustrant: 
  
  • La topographie : pour produire un DEM (Digital Elevation Model), une représentation du relief d’une zone définie, en 2D (avec ombrage ou courbes de niveau) ou 3D, pouvant déterminer la position (X et Y) et l’altitude (Z) en tout lieu sur la zone couverte ;
  • La micro-topographie : un DEM encore plus précis, souvent sur une zone beaucoup plus petite comme un site en construction, une mine, une carrière, un parc. 

2.     INVENTAIRE DE RÉSEAUX

• Réseaux cellulaires, télécommunication sans-fils : inventaire concrétisé par la reproduction digitale et le géo-positionnement de leurs équipements de télécommunication. Avec toutes les données du contexte géographique où se trouve l’équipement, calculer la distance entre les amplificateurs de télécommunications et mieux planifier leur déploiement pour une couverture optimale.
• Structure utilitaire en milieu urbain : on l’utilise également pour cartographier le réseau électrique et faire de la surveillance comme le positionnement des grilles électriques ou encore l’affaissement des câbles électriques et leur proximité à la végétation.

Nous vous en parlions justement dans notre précédent article !

3.     INGENIERIE CIVILE

• Design 3D : les architectes utilisant des outils et logiciels de CAO (conception assistée par ordinateur ou CAD) et MDB (modélisation des données du bâtiment ou BIM) ont besoin de données LiDAR pour créer des designs 3D virtuels nécessaires à leur projet.
• Drainage : le LiDAR est utilisé pour analyser l’écoulement des eaux à grande échelle. Le drainage en sous-sol d’une construction peut entraîner des difficultés pour cartographier, mais grâce au LiDAR, c’est possible !
• Études urbaines : les données LiDAR alimentent les logiciels de type SIG (système d’information géographique) utilisés par les urbanistes et géomaticiens pour réaliser leurs projets, le plan d’urbanisme et la planification du développement du territoire.
• Inspection des ponts et viaducs : le LiDAR capture la forme exacte des ponts et viaducs pour identifier les défauts après la construction et durant tout son cycle de vie (détection du changement).

4.     ARCHITECTURE

• Identification des terrains: le LiDAR permet de fournir des informations sur les terrains concernés par des futures constructions et permet de savoir si la surface est sécuritaire ou non ;
  
  
• Cartographie intérieure: enregistrement et capture de l’intérieur d’un building afin de permettre une meilleure gestion des locaux et des espaces (facility management et indoor mapping) et alimenter les logiciels BIM ou MDB (modélisation des données du bâtiment) ;
• Ensoleillement: calcul de la trajectoire pour que les rayons du soleil transpercent le building et éclairent correctement toute l’habitation.

Comme vous pourrez le constater, la technologie Lidar possède de multiples atouts et plusieurs types d’utilisations dans le monde municipal. La puissance et la précision de cette technologie amènent à des résultats riches en informations et en haute-définitions.