LiDAR HD : vers une nouvelle cartographie 3D du territoire
Le chantier est d’une ampleur inédite et porte un objectif ambitieux : acquérir des données LiDAR haute densité (HD) sur l’ensemble du territoire métropolitain, des DROM et des collectivités territoriales uniques (hors Guyane) pour en proposer la description 3D la plus fine jamais établie à l’échelle France entière. L’IGN coordonne ce programme, clé de voûte de l’action publique dans les territoires, et s’emploie à soutenir tous les usages de ce géocommun en construction.
Un chantier d'une ampleur inédite
Le programme national LiDAR HD prévoit la mise en place d’un équipement numérique de description 3D du territoire d’une précision jamais atteinte à l’échelle France entière. Il mobilise pour cela une technologie de pointe qui a fait ses preuves : le LiDAR haute densité (cible visée : 10 points par mètre carré en moyenne).
Marseille (13)
Une réponse aux besoins de l'action publique
Le programme répond aux besoins d’observation et d’analyse spatiale dans de nombreux domaines de l’action publique (prévention des risques, observation de la ressource forestière, aménagement du territoire…) et constitue un levier pour le développement de futurs services à valeur ajoutée.
Nîmes (30)
Des objectifs et un calendrier ambitieux
Séquencé sur cinq ans, le programme vise la mise à disposition de données 3D relatives au sol et au sur-sol qui seront à la fois homogènes, riches, fiables, ouvertes et accessibles à tous. Il couvre l’acquisition de ces données, leur traitement, leur hébergement et leur diffusion mais aussi l’accompagnement des utilisateurs des produits (nuages de points classés, modèles numériques de terrain, modèles numériques de surface, modèles numériques de hauteur).
Aix-les-bains (73)
Un programme en prise directe avec les attentes des utilisateurs
La programmation a été définie en lien avec les commanditaires et financeurs du programme. Des comités de concertation sont régulièrement organisés pour définir le socle de besoins prioritaires côté utilisateurs et la priorisation des acquisitions sur les territoires.
Castellane (04)
Une mesure du Plan France relance
Cette initiative s’inscrit dans le cadre du plan France relance déployé par le Gouvernement. Elle a également reçu une importante dotation du Fonds pour la transformation de l’action publique à la suite d’un appel à projets compétitifs. Le budget total estimé de sa mise en œuvre est de 60 millions d’euros.
Thonon-les-Bains (74)
5 ans de travail
7 000 heures de vol
10 points par mètre carré en moyenne
4 groupements de sous-traitants en appui
3 péta-octets de données
60 millions d'euros de budget estimé
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Qu’est-ce que le LiDAR ?
Le LiDAR (LIght Detection And Ranging) est une technique de télémétrie (mesure de distance) qui utilise les propriétés de la lumière. Qu’il soit terrestre ou embarqué dans un avion, le LiDAR repose sur un même procédé d’acquisition : un scanner, dont la position et l’orientation sont mesurées en continu*, émet vers un objet ou vers le sol des impulsions laser infrarouges à haute fréquence puis enregistre très précisément le temps écoulé entre l’émission de ces impulsions et leur retour à l’émetteur afin d’en déduire la position des points impactés. À raison de plusieurs centaines de milliers d’impulsions émises par seconde, l’appareil génère rapidement une grande quantité de points géoréférencés. Les données sont ensuite traitées pour élaborer des modèles numériques en 3D : modèles numériques de terrain (description altimétrique du sol), modèle numérique de surface (description altimétrique du sol et du sur-sol), etc.
À noter
Le LiDAR se distingue de deux autres outils de mesure de distance : le sonar et le radar qui emploient respectivement les propriétés de la propagation du son dans l’eau et des ondes électromagnétiques.
*au moyen d’une antenne GNSS et d’une centrale à inertie.
À quoi servent les données acquises par LiDAR ?
Instrument d’abord connu des topographes, le LiDAR a su trouver diverses applications dans des domaines allant de la navigation aérienne au déploiement du véhicule autonome en passant par l’archéologie. Devenue incontournable, cette technologie s’invite aujourd’hui dans nos smartphones et semble bien partie pour révolutionner les usages de la réalité augmentée…
La technologie LiDAR HD, par sa capacité à décrire finement le sol (même sous couvert végétal), le chevelu hydrographique (fleuves, rivières…) et les différents étages de la végétation, est surtout un puissant outil d’analyse et de suivi des évolutions du territoire. Elle répond ainsi aux besoins d’un large spectre de politiques publiques comportant une dimension spatiale : prévention des risques naturels, connaissance de la ressource forestière, gestion des parcelles agricoles, aménagement du territoire, préservation de la biodiversité, sécurité intérieure, transition énergétique…
Pourquoi un programme national de couverture LiDAR HD ?
Recommandé dans le rapport au Gouvernement sur les données géographiques souveraines rédigé en 2018 par Madame Valeria Faure-Muntian, députée de la Loire, le programme LiDAR HD a été initié de manière concertée avec plusieurs porteurs de politiques publiques. Son déploiement complet permettra de mutualiser les collectes de données Lidar nécessaires à l’ensemble de la sphère publique et de faciliter l’accès à ces données et leur utilisation.
En mettant ces données riches, multi-usages et interopérables avec le Référentiel à grande échelle (RGE) à la disposition de tous, le programme LiDAR HD sera non seulement générateur d’économies, mais aussi un levier fort pour le développement de services dans de nombreux domaines, probablement loin d’être tous identifiés à ce jour, que ce soit au bénéfice des politiques publiques, comme moteur de développement des PME ou encore comme vivier pour la recherche scientifique.
En quoi ce chantier est-il inédit ?
Il est inédit par son ampleur nationale et le volume des données qu’il va générer. Si des données LiDAR haute densité ou très haute densité sont d’ores et déjà disponibles pour certains territoires à enjeux (zones inondables ou côtières), il n’existe pas, à ce jour, de données LiDAR haute densité homogènes couvrant l’ensemble du pays.
L’ambition du programme LiDAR HD est de mettre en place un important équipement numérique 3D, une sorte de « jumeau numérique » de la France qui offrira une description fine de tous les points du territoire (hors Guyane, qui fera l’objet de mesures spécifiques).
Quelle est la valeur ajoutée de la haute densité ?
La densité d’une couverture LiDAR est définie par le nombre d’impulsions laser émises au mètre carré et détermine la finesse et la précision des données. Le programme LiDAR HD prévoit de garantir un calibrage moyen de 10 points au mètre carré afin de disposer d’une description très fine du territoire. La haute densité se révèle particulièrement intéressante pour les usages forestiers et agricoles. Et il y a fort à parier que d’autres usages, mal identifiés ou inconnus aujourd’hui, émergeront lorsque les nouvelles données seront accessibles.
Comment le programme s’articulera-t-il avec les projets LiDAR locaux ?
Dans la mesure du possible, l’IGN étudiera les possibilités de mutualisation et d’articulation du programme avec les projets LiDAR locaux. Certains projets sont d’ores et déjà identifiés.
Les 4 phases opérationnelles du chantier
Phase 1 - Acquisition des données
Acquérir les données LiDAR aéroportées (10 points par mètre carré en moyenne) et les mettre en géométrie.
Phase 2 - Traitement des nuages de points
Traiter les nuages de points pour répondre aux différents besoins des politiques publiques : transformation des nuages de points bruts en nuages de points classifiés sol/sur-sol, génération de produits dérivés (MNT, MNS, MNH).
Phase 3 - Hébergement et diffusion
Héberger et diffuser en open data les nuages de points classés ainsi que les produits dérivés (MNT, MNS, MNH) et les résultats des traitements (sous forme de pré-paquets à télécharger et de flux de nuages de points et de flux raster).
Phase 4 - Accompagnement des utilisateurs
Accompagner les utilisateurs dans la manipulation des nuages de points et de leurs sous-produits.
Nice en 3D grâce à la technologie LiDAR HD
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Office national des forêts
« La télédétection, et notamment le LiDAR HD, a le même impact pour les forestiers que l’arrivée d’internet dans nos sociétés : elle transforme notre façon de décrire et de cartographier les forêts.
Le LiDAR HD d’IGN propose deux produits standards directement utilisables pour les forestiers.
Le modèle numérique de terrain apporte une qualité d’information inégalée sur la topographie sous couvert forestier, permettant de repérer précisément les infrastructures, de cartographier l’accessibilité des parcelles, ou encore de faciliter l’étude des projets de dessertes.
Le modèle numérique de hauteur cartographie la hauteur des arbres, très utile pour délimiter des peuplements équiens, décider du déclenchement de coupes ou encore qualifier la fertilité de peuplements adultes.
Pour aller plus loin, il est nécessaire de croiser les données du LiDAR HD avec des données dendrométriques récoltées sur le terrain. L’ONF a ainsi développé des méthodes de modélisation expertes, applicables à grandes échelles, pour produire des cartes à très grande résolution (pixels de 700 m²) des principales variables utilisées en gestion forestière : surface terrière, diamètre moyen et dominant, hauteur dominante, densité de tiges et structure des peuplements ».
Conseil départemental des Alpes-Maritimes
« Lors de la reconstruction des vallées détruites par la tempête Alex, plusieurs niveaux de données ont été nécessaires. Grâce au LiDAR IGN d’urgence, les géologues du Département ont pu identifier les pentes les plus raides et les différences par rapport au RGE Alti. Nous avons ainsi pu cartographier les zones les plus touchées et les falaises à suivre. Toutefois, des zones d’ombre ont nécessité des levés Lidar complémentaire par un prestataire ou par nos propres drones. Des détails locaux sur des zones compliquées d’accès ou des fonds de vallées étroites ont été ainsi collectés.
En combinant ces données, nous avons pu identifier de nouveaux passages dans les zones inaccessibles, évaluer l’ampleur des dégâts, mesurer les nouvelles formes du terrain et anticiper les routes à reconstruire.
Le LiDAR HD nous permettra d’avoir un nouveau cliché 3D du terrain, et disposer d’un référentiel de grande précision des falaises qui bordent nos routes, des parcs naturels, et du terrain global. Cela permettra notamment de mieux connaitre la forme du terrain dans nos missions d’entretien des routes, des pistes et des sentiers ».
2022
Janvier
La première phase d’acquisition (printemps-été 2021) est terminée. Elle a concerné une large partie des départements de la moitié Sud de la France (couverture partielle ou complète). La validation des données est en cours. La phase de traitement sera lancée après validation.Le début d'année 2022 sera consacré à couvrir une partie des Vosges et la zone de Rambouillet.
Mai
Les acquisitions prévues à l'hiver 2021/2022 sur le Nord-Est de la France (Vosges) et sur Rambouillet sont à présent terminées. Onze blocs couvrant une superficie de plus de 25 000 km2 ont ainsi été volés. Les données sont en préparation, avant qu’elles puissent être contrôlées par l’IGN. Les acquisitions prévues au printemps/été 2022 progressent. Quatre blocs (10 000 km2) dans le Lot, le Cantal et l'Ain ont entièrement été acquis et trois autres dans la Drome et l'Aveyron sont actuellement en cours d'acquisition. Au total, ce sont 71 blocs couvrant plus de 153 000 km2 qui ont été volés depuis 2021.
Septembre
Au printemps-été, à date du 6 septembre 2022, 41 blocs soit 90 763 km2 ont été volés. La surface couverte depuis le lancement du programme est de 231 004 km2 (106 blocs), soit 42 % de la surface totale visée. D'ici mi-octobre, et sous réserve de conditions météorologiques favorables, l'objectif est d'acquérir les données sur une partie de la Haute-Normandie et de poursuivre les acquisitions pour la Franche-Comté, les Alpes, les Pyrénées et la rade de Toulon.
Octobre
Un premier département est couvert intégralement : les Bouches-du-Rhône (13).
Novembre
116 blocs couvrant 248 800 km2 (soit 45 % de la surface de la métropole) sont volés. 59 blocs de nuages de points bruts couvrant 125 100 km2 (23 %) sont validés dont 40 sont accessibles en open data sur le site Géoservices.
Décembre
En 2022, plus de 136 460 km2 ont été volés (64 blocs). Déjà 250 600 km2 (118 blocs) couverts depuis le début des acquisitions en 2021, soit 45 % de la surface totale à couvrir. La région Corse est la première couverte intégralement (données à télécharger en open data sur le site Géoservices).
2023
Février
Des données LiDAR HD brutes ont été acquises sur 250 600 km2, soit 45,7 % de la surface métropolitaine.
La Lozère s’ajoute à la liste des départements intégralement couverts.
Les acquisitions de l’hiver portent sur la couverture d’une partie des régions Normandie, Centre-Val de Loire et Grand Est.
Côté diffusion, la mise à disposition des données sous forme de nuages de points bruts en open data se poursuit. Sur les 118 blocs dont la couverture est achevée, 54 sont d’ores et déjà publiés sur le site Géoservices. Cela représente une surface de 114 100 km2 (20,8 % du territoire métropolitain). 10 autres sont en cours de diffusion.
En parallèle, les équipes préparent la mise à disposition, toujours en open data, des premières données classées.
Mars
Le département de la Dordogne est intégralement couvert. Les données LiDAR HD brutes sur ce territoire sont disponibles en open data sur le site Géoservices.
Juin
Des données LiDAR HD brutes ont été acquises sur 323 900 km2, soit 59 % de la surface métropolitaine. 63 blocs de données brutes sont publiés sur le site Géoservices (soit 135 200 km2, 24,6 % du territoire).
Les premières données classées sont publiées en open data. Douze blocs sont accessibles sur le site Géoservices.
Août
Les acquisitions estivales concernent cette fois les départements des Landes et de la Gironde. Premier DROM couvert, La Réunion figure également dans le plan de vol de l'été.
Plus d'une cinquantaine de blocs classés sont désormais téléchargeables en open data sur le site Géoservices.
Septembre
Le Département de la Charente-Maritime et l'IGN signent un partenariat qui prévoit l'intégration de près de 6 000 km2 de données brutes LiDAR HD acquises par le département sur son territoire, une première dans le cadre du programme national LiDAR HD. L'IGN prendra en charge la classification de ces données qui seront par la suite hébergées et diffusées en Opendata via la Géoplateforme !
Octobre
Des données LiDAR HD brutes ont été acquises sur 357 000 km2, soit plus de 64 % de la surface métropolitaine. 113 blocs de données classées sont publiés en Open Data sur le site Géoservices (soit 254 900 km2, 46 % du territoire).
La Région Grand Est rejoint les partenaires du programme (subvention FEDER d'un montant de 1,31 millions d'euros).
Novembre
Des données LiDAR HD brutes ont été acquises sur 363 750 km2, soit plus de 65,8 % de la surface métropolitaine. 123 blocs de données classées sont publiés en Open Data sur le site Géoservices (soit 262 000 km2, 47,8 % du territoire).
La Plateforme DATA du département de la Vendée (Géo Vendée) et l’Observatoire de la côte de Nouvelle Aquitaine (porté par le Service géologique national (BRGM) et l’ONF) s'engagent à verser leurs propres données LiDAR HD au programme dans une logique de mutualisation de l’action publique.
2024
Février
Une nouvelle version de l'interface d'accès aux données LiDAR HD permet le téléchargement massif de données.
Mai
Les acquisitions sur la Guadeloupe, réalisées par Sintegra, sont terminées.
Juin
Un séminaire organisé par le Conseil départemental de la Charente-Maritime et l'IGN réunit une centaine d'acteurs locaux pour travailler sur les usages de la cartographie 3D des territoires.
Une nouvelle fonctionnalité permet désormais de visualiser en ligne les nuages de points classés sur l'interface d'accès aux données LiDAR HD.
Juillet
Les premiers modèles numériques sont diffusés en open data.
L'Europe et les collectivités s'engagent
Le programme bénéficie d’une participation financière de l’Union européenne au travers de dotations spécifiques du Fonds européen de développement régional (FEDER) accordées à la Région Grand Est (pour un montant de 1,31 millions d'euros) et à la Collectivité de Corse (pour un montant de 326 000 euros).
Focus sur les applications du programme LiDAR HD
14/05/2023, TF1 - « JT 20H »
Évaluer le potentiel solaire des toitures, décrire précisément l'occupation du sol ou connaître les ressources forestières... Louis Bodin présente trois applications concrètes du programme LiDAR HD coordonné par l'IGN.
Mis à jour 16/07/2024
