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Workshop LIDAR-FORÊTSMercredi 26 septembre 2012

Ordre du jour

• Présentation des participants

• Introduction

• Canton de Neuchâtel : Expérience sur l'utilisation des données LIDAR pour les forêts (Pascal Junod) + expériences SITN (Marc Riedo)

• Canton de Vaud : Délimitation du boisé (Matthew Parkan) et projets d'acquisition LiDAR en cours (Gilles Gachet)

• Ville de GE : Présentation du projet de collaboration avec l'IGN sur l'identification des arbres isolés (Nicolas Wyler)

• Canton du Valais : Expérience sur l'utilisation des données LIDAR pour les forêts (Aude Blanc & IRSTEA)

• Collaboration et discussion

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Introduction

• L’altimétrie est une des données de référence indispensable pour des nombreux projets de gestion du territoire

• La production d’un MNT avec des moyens traditionnels (levé de terrain, photogrammétrie) a longtemps été très coûteuse

– Un MNT précis était réalisé pour un projet spécifique sur un petit secteur

– On disposait d’un MNT grossier à l’échelle du pays ou du canton : MNT25

• Vers 2000, arrivée de nouvelles technologies par balayage : LIDAR et RADAR

– Révolution technologique : haute résolution, précision planimétrique et altimétrique, faibles coûts de production, couverture de larges zones, MNT+MNS, MNT en forêt, plusieurs retours

– production d’un MNT du globe par RADAR et production d’un MNT et MNS 1m par LIDAR pour tout la Suisse

• Les MNT-MNS LIDAR offrent des perspectives très interessantes pour le domaine des forêts

• Vers 2010, Swisstopo s’oriente vers du MNT-MNS par autocorrélation

• Dès 2010, plusieurs cantons (villes) lancent des projets d’acquisition laser

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MNT-MO et MNS-MO

Modèle numérique de terrain de la mensuration officielle par balayage laser

Initiation du projet : détermination des surfaces agricoles utilesFinancement tripartite : Swisstopo, OFAG, CantonsMandataire : Terrapoint-SwissphotoZones couvertes : zones de moins de 2000 mDensité de point : ~1pt/m2 pour MNSProduits : uniquement MNT-MNS, pas de classificationLaser TerraPoint ALTMS 2536 : Fréq. 20 KHZ, footprint : 1.2m

Coûts du projet :~20 millions pour Swisstopo300’000 pour le canton de Neuchâtel (un tiers du coût)

Recherche en Suisse sur le LIDAR

EPFL

HYDRO : premier vol en 1996 pour des problèmes d’inondation

LASIG : exploitation des données LIDAR, produits dérivés, thèses de Gilles Gachet (Analyse et exploitation des données de LIDAR aéroportés pour la caractérisation des milieux boisés de la Suisse) et Michaël Kalbermatten (Multiscale analysis of high resolution digital elevation models using the wavelet transform)

TOPO : Scan2Map (Jan Skaloud) - > version commerciale Helimap (Julien Vallet)

Unil

LIDAR + LIDAR terrestre pour les dangers naturels

Université de Zürich

RSL (Remote Sensing Labs de) : création d’un centre de compétence LIDAR

LIDAR-Lab (Félix Morsdorf)

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Application du LIDAR en forêts (BAFU – WSL)

Application du LIDAR en forêts (BAFU – WSL)

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Levés LIDAR du SITN

Source : Gilles Gachet - LASIG - EPFL

� Le 1er levé LIDAR date de 2001 : ~ 1 milliard de points ~1 pt/m2. MNT et MNS. Collaboration entre Swisstopo, cantons et OFAG pour le financement. Maître d’ouvrage : Swisstopo, mandataire : Swissphoto-Terrapoint

� De nombreuses applications du SITN utilisent ces données : cadastre, agriculture, forêts, routes, dangers naturels, géologie, enivronnement, énergie, etc.

� En 2010, le SITN lance un projet pour réaliser une mise à jour du MNT Lidar.

Appel d’offres international. Objectif : 4 pts/m2, 8 classes

� Choix : Swissphoto, Optech Gemini 166 Khz, hauteur vol : 800m

� ~ 5 milliards de points XYZ + 8 classes (sol, bâtiment, végétation basse,

végétation haute, lignes aériennes, voitures, etc.) avec une densité de 7.5 pts/m2

� 2000 Gigas = 2 terrabytes de données

� Précision altimétrique : ~15 cm (pour des objets bien définis)

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Utilisation des données altimétriques LIDAR

Cadastre

Détection des chemins en forêt pour la mensuration officielleNumérisation des bâtiments hors mensurationCalcul des hauteurs de bâtimentsCouche altimétrique de la mensuration en zones NT3 et NT4Relevé automatique de la limite de la nature « forêt » (RALF)Production d’orthophotos (par ex. orthophoto 2006)Détermination des courbes de niveau

Agriculture

Calculs automatique des taux de boisements (pâturages boisés)Calculs de pentes et rayonnement pour la viticultureCalculs des pentes pour subventions agricolesAnalyse d’ombre portée de bâtiments sur la zone viticole

Forêts et nature

Plans de martelage en foresterieInventaire forestierCartographie des peuplementsLocalisation de grands arbresVisualisation et détermination des structures forestières verticalesCartographie des dolines et murs de pierres sèchesAnalyse du potentiel bois-énergieCartographie et estimation des dégâts en forêt suite aux intempéries

Routes et dangers naturels

Avant-projets routiers – A5, H20Cartographie des inondations, laves torrentielles et érosionCartographie des affaissements, dolines, glissements de terrain et chutes de blocsCadastre du bruit

Environment et energie

Calcul des pentes des routes pour modélisation de la pollutionImpact des antennes de téléphonie mobileAnalyses d’impact visuel des éoliennesPotentiel bois-énergieDétermination de tracés du réseau hydrographique cantonal

Autres

Calcul du cube (volume) des bâtimentsMise à jour des cartes géologiquesAnalyse de la configuration et des volumes de remblai pour une décharge

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Nouveau relevé altimétrique 3D LIDAR du canton

Source : Gilles Gachet - LASIG - EPFL

Relevé altimétrique 3D LIDAR 2010 du canton

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Nom du produit : NELIDAR2010Mandataire BSF Swissphoto

Système LIDAR Optech Gemini 166 Khz

Hauteur vol 800m

Nombre de lignes de vol 80

Nombre de points 5 milliards de points XYZ

Densité de points ~ 7.5 pts/m2

Précision altimétrique ~ 15 cm

Précision planimétrique ~ 25 cm

Nombre de classes 8 (sol, bâtiment, basse végétation (<2m), haute végétation (>2m), lignes aériennes, voitures, grues,

ponts et passerelles)

Qualité de la classification 95%

Volume de données 2000 Gigabytes (avec produits dérivés)

Comparaison avec les relevés précédents : mnt 25 - mns2001 - mns2010

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Relevé altimétrique 3D LIDAR 2010 du canton

Complexité des traitements LIDAR

� Complexité des traitements – algorithmes et temps de calcul importants pour passer des données

« brutes » en données facilement exploitables ou en données dérivées à valeur ajoutée

� Modèle numérique de terrain : filtrage des points et combinaison des données MO

� Courbes de niveaux : problématique de généralisation-lissage,

éviter les artefacts dûs à un modèle trop dense et trop précis

� Modèle numérique de canopée

� Calcul de taux de boisement

� Détection d’objets 3D

� Bâtiments : détection automatique (rapide) + correction manuelle interactive (long à très long)

� Arbres (~5 millions) : complexe, de nombreuses approches existent

� Lignes électriques (rapide)

� Mise à disposition des données et produit dérivés sur un géoportail avec fonctions d’analyse

Processus de création du MNT

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Produits dérivés du relevé altimétrique 3D LIDAR

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Produits dérivés

Les produits dérivés suivants ont été calculés soit à l'échelle de tout le canton, soit pour des besoins spécifiques sur un secteur :

Bâtiments 3D

Sommets et hauteur des arbres

Pentes

Orientation des pentes

Profils

Analyses de visibilité

Calculs d’ombre portée

MNT

MNS

modèle numérique de canopée - MNC

Ombrages

Rayonnement solaire potentiel

Courbes de niveaux 1m

Hauteurs de bâtiments, bâtiments 2.5D

Processus de création des bâtiments 2.5D + arbres

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Plusieurs dizaines de scripts ont été créés pour automatiser ces tâches

Extraction des lignes électriques (en cours)

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Agriculture-forêts > taux de boisement, accroissement forestier, coupes, arbres remarquables

Calculs automatisé des taux de boisement réalisés avec les 2 vols LIDAR avec le logiciel Pâturages

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Cartographie du potentiel bois-énergie

MNC et arbres isolés utilisés pour le

calcul du potentiel bois-énergie du

canton – Xylon SA

Cartographie du potentiel solaire par face de toit sur tout le canton

Potentiel solaire photovoltaïque par toit

Excellent

Bon

Avec réserve

Mauvais

Perspectives et besoins pour les forestiers

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� Estimation du volume de bois par division

� Nombre d'arbres

� Proportion des différentes espèces

� Accroissement (en volume et hauteur)

� Equilibre sylvo-cynégétique : étude des trouées en forêts - projet de mise en réseau de

surfaces de broutage pour le gibier, afin de diminuer la pression sur les recrus en forêt