Une cartographie en 3D de la France en 2025 #6 novembre 2021

La chronique de Vincent LeHen : Le programme Lidar HD de l’IGN

Je vous propose une plongée dans le monde de la cartographie moderne. A l’image de Google Map ou de l’application Plan chez Apple, l’IGN se lance dans un grand projet : cartographier l’ensemble du territoire français et territoires d’outre mer en 3D. 

L’IGN c’est l’Institut Géographique National. Du moins c’est la signification littérale du sigle à sa création en juin 1940. Historiquement la cartographie était entièrement gérée par l’armée, et au moment de la Second Guerre Mondial s’est devenu un établissement public sous le nom de IGN. En 2012, l’IGN a fusionné avec l’Inventaire Forestier National et est devenu l’Institut National de l’Information Géographique et Forestière. Le nom et le sigle IGN perdurent cependant.

L’IGN a pour missions de cartographier et de décrire la totalité du territoire national en fournissant des données géographiques et forestières, aux services de l’Etat et à l’ensemble des utilisateurs finaux. Avec son nouveau grand projet « Le programme Lidar HD » nous allons entrer dans une nouvelle ère de la cartographie.

Depuis 2020, l’IGN a lancé le programme Lidar HD qui a pour but de cartographier en 3 dimensions l’ensemble du territoire français avec un très haut niveau de précision. Ce sera la première fois qu’une cartographie d’un tel niveau de précision sera établie en France. 

A noter que la France n’est pas le premier pays d’Europe à se doter d’une cartographie de ce genre pour son territoire. Les Pays Bas l’ont déjà fait 3 fois, et sont donc en avance par rapport à nous. La Suède et le Royaume Uni l’ont déjà fait également, et la Suisse est en train de le faire.

Pour la réalisation de ce projet, la tâche s’annonce pharaonique. Le projet durera 5 ans (jusqu’à 2025), nécessitera 7000 heures de vol pour l’acquisition des données, réunira de nombreux partenaires privés et publics. Le tout pour un coût estimé à 60 millions d’euros. 

Le projet comporte 4 phases de travail : 

(1) L’acquisition des données à l’aide d’un Lidar HD ; 

(2) Le traitement de ces données récoltées ; 

(3) La diffusion des données en open data pour les rendre accessible à tous ; 

(4) L’accompagnement des utilisateurs dans l’utilisation de ces données, présentée sous forme de nuages de points, modèles numérique de terrain ou de surface, etc.

Actuellement L’IGN en est à l’étape 1 et 2 du programme, puisqu’en parallèle de l’acquisition des données se fait aussi l’analyse de celles déjà collectées sur le terrain. 

Mais comment ces données sont elles collectées ? Pour le comprendre il faut se pencher sur la technologie employée : le Lidar. Il s’agit d’une technique de mesure de distance qui utilise les propriétés de la lumière. Le Lidar, c’est une sorte de très gros radar embarqué dans un avion et qui envoie des impulsions lumineuses vers le sol à très haute fréquence. Le Lidar calcule le temps que met l’impulsion pour aller de l’avion au sol puis du sol vers l’avion et permet d’en déduire la position d’un point, en 3 dimensions. 

On parle de Lidar HD, non pas HD pour Haute Définition mais pour Haute Densité, car l’IGN calibre son Lidar sur 10 points par mètre carré et c’est ça qui garantit un niveau de précision très élève. Pour vous donner un effet de comparaison, jusqu’à présent l’IGN couvrait le territoire avec 2 points au mètre carré. Ce qui veut dire qu’avec le programme Lidar HD, la précision sera 5 fois supérieure et les données bien plus précises. Mais qui dit donnée plus précise dit aussi nombre de données plus important à traiter et à stocker. En effet, les acquisitions de données par le Lidar HD génèrent des millions de points géoréférencés par zone. Il est estimé que sur l’ensemble du programme, les données engendrées s’élèveront à près de 3 péta-octets soit l’équivalent de 3 millions de gigas octets de données.

Bref vous l’aurez compris, le programme Lidar HD est colossal, tant par sa durée de 5 ans que par son nombre de données collectées, et permettra après traitement de créer la première description 3D de grande précision du territoire français. 

Les objectifs de ce grand projet sont nombreux. A ce jour, les données qui sont fournies par l’IGN ont de multiples applications dans le domaine public et privé. Celles acquises avec le programme Lidar HD répondront notamment à des besoins de politiques publiques sur la connaissance du territoire, comme par exemple connaître les mesures de surfaces des aires agricoles, connaître les ressources et les dessertes forestières, mais aussi mener des politiques d’aménagement du territoire, ou encore faire de la prévention et gestion des risques naturels. Quand je parle de prévention des risques c’est parce que ces données permettront de faire des simulations avec des modèles numériques de terrain précis, et donc d’étudier les inondations, les avalanches, le ruissellement des eaux, etc.

Aujourd’hui il faut savoir que la France ne dispose pas d’une cartographie de la totalité de son territoire. Jusqu’à présent, la couverture du territoire faite par l’IGN est à 2 points au mètre carré et cela ne concerne que certaines zones du territoire français et non la totalité. 

Avec le programme Lidar HD on va donc avoir accès à une visualisation 3D des territoires métropolitain et d’outre mer français (exception faite à la Guyane qui le sera plus tard) avec un niveau de détail très précis, de l’ordre de quelques centimètres. Ces données représenteront la topographie du sol et du sur sol, que sont les bâtiments et la végétation. L’acquisition de ces nouvelles données va donc permettre de décupler les usages et les connaissances du territoire français.

Pour aller plus loin, si vous souhaitez en connaître davantage sur le programme Lidar HD, vous pouvez consulter le site de l’IGN qui propose une carte du territoire montrant l’avancée des différentes zones couvertes, ou à venir, par le programme. Le sud de la France est la première grande zone géographique à être traitée et elle le sera entièrement d’ici l’été 2022. 

Vous pourrez d’ailleurs constater sur cette carte que les données du département de l’Isère ont déjà été acquises (à peu près entre les mois de septembre et octobre 2021) et elles sont donc actuellement en phase de traitement et de validation.

Vous pourrez également voir les premiers exemples de représentations de lieux en 3D réalisées à l’aide du Lidar HD comme La Grande Motte, le Pont du Gard ou les Arènes de Nîmes.

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