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Du LiDAR depuis son iPhone, de nouvelles données 3D pour son SIG ?


Aujourd'hui, le LiDAR (Light Detection And Ranging) est une technologie largement exposées dans les médias et connue par un public de plus en large. Cette appréhension du LiDAR par le grand-public va probablement continuer à s'accroitre quand on voit une firme comme Apple intégrer un scanner LiDAR dans son dernier iPhone 12 Pro sorti en novembre 2020. L'objectif d'Apple en ajoutant ce nouveau capteur est d'améliorer la perception de la profondeur et fournir une meilleure mise au point dans les environnements à faible éclairage pour les caméras du téléphone. Mais cela effleure à peine le potentiel d'un tel capteur LiDAR, compact et mobile, dans un smartphone.


Cette innovation technologique, bien que susceptible d'avoir moins d'impact, s'apparente à la mise en œuvre du GPS dans les appareils mobiles. Utilisé à l'origine par l'armée puis par les professionnels de la topographie, le GPS fait partie du quotidien de la majorité des habitants connectés de la planète et a révolutionné la façon dont nous nous déplaçons.

Ainsi, on peut se demander comment le Lidar est-il actuellement utilisé et comment cela changera-t-il dans le futur ?


L'utilisation actuelle dans l'industrie géospatiale

Le LiDAR existe depuis le début des années 1960 et a été utilisé pour la première fois à grande échelle pour surveiller et mesurer les nuages ​​et la pollution. Ce n'est qu'à la mission Apollo 15 en 1971, où il a été utilisé pour cartographier la surface de la lune, qu'il a été largement exposé au grand public. Les usages modernes couvrent un large éventail de professions et d'industries.

Les utilisations conventionnelles du LiDAR dans l'industrie géospatiale tournent principalement autour de la topographie et de la production de MNT (Modèle Numérique de Terrain) ou MNE (Modèle Numériques d'Elévation) de haute-précision et peuvent avoir une précision inférieure à un demi-centimètre. Ces MNT/MNE précis peuvent être utilisés pour des analyses détaillées et jouent un rôle important dans les modèles d'inondation, pour les calculs de cubatures dans des carrières, pour évaluer les distances entre des ligne électriques et la végétation, ou encore pour mettre à jour et compléter les maquettes numériques 3D d'un territoire.

Exemples de représentations LiDAR terrestre sur Orléans réalisé par Cyclomédia
et affiché dans la visionneuse ArcGIS Online
 
De nombreux secteurs d'activité peuvent tirer profit de ce type de mesures et de modèles numériques extrêmement précis. Par exemple, il est largement utilisé dans l'agriculture, la foresterie, l'aménagement, la gestion des réseaux, les vols spatiaux et bien d'autres...

Ci-dessous un exemple de scène web ArcGIS présentant un LiDAR aérien sur la métropole de Lyon (Source: Données Open Data du Grand-Lyon):


Plus récemment, le LiDAR est également entré dans l'industrie automobile et constitue désormais un élément fondamental du développement et de la production des voitures autonomes. En installant des capteurs LiDAR sur une voiture, le véhicule est capable de détecter d'autres véhicules et obstacles à proximité ainsi que les marquages ​​routiers. Ces données sont extrêmement utiles pour les voitures autonomes, mais sont également utilisées dans des fonctions de sécurité importantes telles que l'assistance au freinage d'urgence et l'ABS.


Les avantages du LiDAR sur un appareil mobile

Coût

Un premier avantage pour beaucoup sera le coût d'accès à cette technologie. Le nouvel iPhone n'est pas vraiment bon marché pour un smartphone, mais en le comparant à une configuration LiDAR complète qui peut largement dépasser les 50000€, on trouvera attrayant d'étudier cette solution légère. Ceci étant dit, il convient de noter que les données produites par l'iPhone ne sont pas aussi précises que les LiDAR haut de gamme et ne serviront pas de remplacement. Cependant, son faible coût d'entrée augmentera le nombre d'utilisateurs de données LiDAR et permettra aux entreprises disposant d'un budget réduit de commencer à collecter ce type de données 3D.

Mobilité

L'iPhone 12 Pro pèse 189 grammes et se glisse facilement dans une poche. Comparez cela à un scanner LiDAR monté sur un avion, un drone ou un trépied et vous pouvez commencer à voir les avantages. La collecte de données dans des conditions difficiles ou dans des zones difficiles d'accès peut désormais être beaucoup plus simple.

La rapidité

Un autre avantage qui découle de la mobilité qu'offre l'iPhone c'est la vitesse à laquelle les utilisateurs peuvent collecter leurs données. Particulièrement adapté à couvrir de petits espaces, il sera clairement plus rapide dans ce cas de collecter un LiDAR avec un appareil mobile.


Bien qu'on ne soit qu'au tout début des tests sur ce capteur LiDAR, comme le montre la vidéo ci-dessous on note déjà que la configuration est très facile et ne nécessite que la pression de quelques boutons. En collectant les données plus rapidement, les organisations peuvent optimiser leurs workflows et collecter des données 3D là où elles se seraient peut-être contentées auparavant de quelques photos.


Quelques tests avec ArcGIS

Il existe déjà plusieurs applications sur l'App Store Apple pour exploiter ce nouveau capteur de l'iPhone. Une application comme 3D Scanner App (gratuite) permet de collecter les données de la même manière que lorsque vous enregistrez une vidéo, donc très simple à utiliser. Elle crée un modèle 3D de type photomaillage texturés (textured mesh). Les données peuvent ensuite être exportées sous la forme de fichier dans différents formats tels que OBJ, GLTF, GLB, DAE ou encore des formats de nuages de points comme PTS ou XYZ. Ainsi, il est très simple ensuite de les importer dans ArcGIS Pro et les utiliser dans des scènes 3D.

Analyse 3D d'un chemin dans ArcGIS Pro

Ci-dessous, un autre exemple de modèle 3D capturé également avec l'application 3D Scanner App d'une boîte aux lettres typiquement britannique et de ses environs qu'un de mes collègues a collecté il y a quelques semaines. Le capteur a pu produire rapidement et facilement un modèle 3D texturé détaillé que nous avons pu intégrer dans un scène ArcGIS Pro. Il convient également de noter que les données peuvent être enregistrées à une résolution plus élevée, mais qu'elles auront à leur tour une taille de fichier plus grande.

Scan 3D d'une boîte aux lettres dans ArcGIS Pro
 
Ces données peuvent ensuite être publiées sur un portail web ArcGIS (Online ou Enterprise) en tant que couche de scène d'objet 3D ou en tant que couche de scène de photomaillage 3D pour une diffusion plus large.


A vous de jouer...

Il est évident que nous sommes encore qu'au début du LiDAR sur mobile mais c'est une technologie pleine de promesses en termes de cas d'usages. Certains utilisateurs d'ArcGIS ont déjà commencé à explorer cela sur différents cas d'usage (voir le blog d'Elliot Hartley GeoPlantIT). Au fur et à mesure que de plus en plus d'utilisateurs auront accès à cette technologie et s'habitueront à utiliser ce matériel, je suis convaincu que nous verrons de nouvelles façons d'utiliser les données LiDAR dans une multitude d'industries à mesure que les barrières technologiques seront levées. En attendant, j'ai hâte de voir vos expérimentations et les usages intégrés à ArcGIS que vous mettrez en oeuvre. N'hésitez pas à m'en faire part.


Cet article a été inspiré par l'article original de mon collègue Ethan Hetherington d'Esri UK que je remercie de m'avoir autorisé à adapter.

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