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.
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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.
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| 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.
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| 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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