Classification du sol et extraction de MNT à partir du LiDAR aéroporté
Dans le schéma ASPRS, le sol est la classe 2 : la terre nue, dépouillée de tout ce qui s'y dresse. À l'écran, c'est la couche la plus discrète d'un bloc classifié. Pas de toits, pas de canopée, pas de câbles, seulement la forme du terrain. Pourtant, presque tous les produits de terrain qu'une équipe livre reposent dessus. Le modèle numérique de terrain, les courbes de niveau qui en découlent, les rasters de pente, l'analyse de drainage : tous héritent de ce que la classe sol a bien saisi, et de chaque erreur qu'elle porte.
Chaque produit de terrain hérite de la classe sol
Un modèle de terrain n'est rien d'autre qu'une interpolation des points sol. Donnez-lui un sol propre et complet et la surface suit le terrain réel. Donnez-lui un sol qui retient quelques arbustes ou le coin d'un bâtiment, et chaque intrusion devient une bosse ou un pic, et l'erreur voyage : une courbe de niveau se décale, une valeur de pente se fausse, un chemin de drainage modélisé contourne un obstacle qui n'existe pas. L'échec inverse coûte autant. Filtrez trop fort et du terrain réel se fait raboter, le pied d'un talus, le bord d'un déblai, et le modèle s'affaisse là où le terrain ne s'affaisse pas.
MNT, MNS et MHC : trois surfaces d'un même balayage
Un même bloc LiDAR produit plusieurs surfaces distinctes, et les confondre est une source fréquente de malentendus à la livraison :
| Surface | Ce qu'elle représente | Construite à partir de | Usage typique |
|---|---|---|---|
| MNT | Surface du sol nu | Sol (classe 2) uniquement | Courbes de niveau, pente, drainage, volumes |
| MNS | Surface réfléchissante supérieure | Retours les plus hauts : canopée, toits, sol exposé | Ligne de visée, visibilité, obstruction |
| MHC | Hauteur des éléments au-dessus du sol | MNS moins MNT | Hauteur d'arbres et de canopée, structure forestière |
Le MNS montre le monde tel que le capteur l'a vu, cimes comprises. Le MNT montre le terrain comme si tout ce qui s'y trouve avait été soulevé. Le MHC est leur différence, et il dépend directement du modèle de terrain sous-jacent : une classe sol faible ne gâche pas seulement le MNT, elle corrompt discrètement chaque hauteur de canopée qui en est calculée.
Comment travaille le filtrage du sol, en bref
Plusieurs familles de méthodes séparent le terrain de tout le reste : les filtres morphologiques qui font glisser une fenêtre croissante sur le nuage, la densification de TIN adaptatif qui fait croître une surface triangulée depuis des points bas, le filtre de simulation de tissu qui drape une étoffe virtuelle sur le nuage inversé, et les modèles appris qui reconnaissent la forme du terrain dans des exemples étiquetés. Chacune a un terrain qu'elle gère bien et un terrain qui la met en échec, et savoir lequel aide un réviseur à lire les artefacts que chacune laisse. Nous comparons les quatre en profondeur dans notre guide des algorithmes de classification du sol ; ce qui compte ici, c'est que le filtre soit choisi pour le terrain du projet, réglé une fois sur un sol représentatif, et jugé sur la surface qu'il produit.
Le terrain qui met en échec un filtre de sol
La majeure partie d'un bloc se classifie sans peine. Le temps de révision va à une courte liste de situations où les hypothèses de tout filtre s'effritent :
- Pentes abruptes et ruptures nettes. Falaises, déblais routiers et parois de carrière montent plus vite qu'une règle de pente ne l'anticipe : du terrain réel se fait raboter, ou le filtre se relâche et laisse passer des objets.
- Canopée dense, peu de retours au sol. Sous forêt fermée, peu d'impulsions atteignent le sol. Le MNT s'interpole sur de larges lacunes, et y verser la végétation basse pour les combler surélève la surface au lieu de la décrire.
- Bâtiments sur pente. Un grand toit plat sur un terrain en pente ressemble, pour un filtre, à une terrasse de sol réel.
- Végétation basse collée au terrain. Herbes, arbustes et cultures se tiennent à quelques centimètres du sol, trop près pour un seuil de hauteur, et soulèvent la surface en couverture molle s'ils ne sont pas retenus.
- Ponts et chaussées surélevées. Un tablier de pont enjambe le terrain : il passe en classe 17 et reste hors de la surface, sinon le MNT se bombe jusqu'au tablier et bouche le chenal. Une chaussée en remblai de terre plein est du vrai terrain et reste. Distinguer les deux est un jugement qu'aucun filtre ne porte seul.
Comment les réviseurs vérifient une surface de sol
Une classe sol n'est pas acceptée parce qu'un filtre a fini de tourner. Elle est acceptée parce que quelqu'un a regardé la surface sans pouvoir la prendre en défaut. Un petit ensemble de vues rend les erreurs visibles :
- Ombrer le MNT. Le relief ombré révèle ce qu'une vue en points cache : creux des points bas parasites, bosses où la végétation a survécu, terrasses laissées par les filtres à fenêtre. La plupart des problèmes du premier passage apparaissent ici.
- Couper des sections dans les points sensibles. Un profil mince à travers un talus, un pont ou une parcelle de forêt montre d'un coup d'œil si les points sol suivent la vraie surface.
- Comparer les recouvrements de lignes de vol. Là où deux bandes couvrent le même sol, elles doivent concorder ; un décalage signale un problème qu'aucune vue à bande unique ne révèle.
- Vérifier les surfaces connues. Points de contrôle et chaussées planes donnent une lecture directe de la justesse du sol.
- Examiner les bords de tuiles. Un sol défini différemment de part et d'autre d'une limite laisse une couture dans la surface fusionnée.
L'extraction du sol dans un flux de production
À l'échelle du projet, le sol s'extrait bloc par bloc : la zone est découpée en tuiles, chaque tuile est traitée avec une marge de recouvrement pour que le filtre ait du contexte au-delà de ses bords, puis les tuiles sont refusionnées. Gardez deux activités séparées. Le réglage des paramètres se fait une fois, sur un sol représentatif, puis s'applique à tout le bloc. La révision des sorties est un autre travail : lire la surface produite et décider si elle se livre. Retoucher les paramètres tuile par tuile en révisant est la façon dont un projet perd sa cohérence, car la définition du sol dérive d'une tuile à l'autre.
Quel que soit le réglage, l'étape de révision demeure. Aucun filtre, à base de règles ou appris, ne produit une surface livrable sans être vue ; l'intérêt d'un bon flux de travail est de rendre cette révision rapide, pas de l'escamoter. C'est la forme que prend le travail sur le sol dans Vecten Desktop, dont le module VGround gère l'extraction du sol et du terrain et présente ses résultats en sorties révisables, pour que la personne qui valide le MNT regarde le terrain, et ne se fie pas seulement au fait qu'un traitement a tourné. Le filtre fait le gros du travail ; la révision est là où la surface gagne sa place dans un livrable.
