Un relevé LiDAR par drone mesure le sol là où la photogrammétrie classique échoue : sous une végétation dense. Les forestiers, les collectivités et les agences de l'eau y ont recours. Vous trouverez ici le principe de mesure, les usages sur le terrain, la chaîne de traitement, les limites de la méthode et ce qui fait varier son coût.
Comment fonctionne un relevé LiDAR par drone
LiDAR signifie « Light Detection and Ranging ». Le capteur envoie vers le sol une impulsion laser brève, de quelques nanosecondes. Il mesure le temps de retour de l'impulsion et en déduit la distance. Il répète la mesure en continu, à haute fréquence.
Sur un drone, la source est un LiDAR à impulsions multiples. Son balayage est rotatif ou non. À chaque retour d'impulsion, le signal est enregistré et la distance exacte est calculée. Le choix du capteur LiDAR pour drone et son réglage dépendent de chaque environnement.
Le LiDAR est un capteur actif : il produit lui-même l'impulsion qu'il mesure. Surtout, les impulsions multiples traversent la végétation. Une partie rebondit sur la canopée, une autre sur les strates inférieures, et une partie atteint le sol. Vous obtenez un nuage de points très dense, jusqu'à plusieurs millions de points par hectare.
Nuage de points et modèle numérique de terrain
Le signal laser fournit des coordonnées XYZ. Sous la végétation, le nuage obtenu est plus dense que ce que restitue une photogrammétrie. La photogrammétrie mesure seulement ce que les photos voient : ce qui reste caché n'est pas mesuré.
Filtrer le nuage brut
Le nuage brut contient tous les retours : canopée, arbres, buissons, bâtiments, sol, câbles. Pour obtenir le terrain réel, il faut le filtrer. Cette classification est automatique. Un algorithme examine les altitudes locales et décide, point par point, s'il s'agit du sol ou de la végétation.
Les logiciels récents s'appuient sur l'apprentissage automatique (machine learning), entraîné sur des données étiquetées. En forêt, un bon filtrage retire presque toute la canopée : il reste le sol.
Nuage de points classé : le sol en ocre, la végétation et les bâtiments en gris.
Précision du MNT en forêt
En zone forestière, le modèle numérique de terrain (MNT) est moins précis qu'un relevé photogrammétrique en zone dégagée. En forêt dense, c'est toutefois le seul modèle réalisable. Sa résolution spatiale dépend de la densité du scan.
Le même nuage après filtrage : seuls les points du sol restent.
Le LiDAR détecte aussi de petits détails hors de portée de la photogrammétrie, comme les aspérités du sol sous une végétation légère. Vous disposez alors d'une base pour une analyse topographique fine.
Inventaire forestier et hauteur des arbres
En foresterie commerciale, le LiDAR a changé la mesure des hauteurs. Elle demandait des équipes de terrain, et des mois sur les grands massifs ; un vol permet aujourd'hui de mesurer la hauteur de chaque arbre.
Un algorithme repère les sommets, puis regroupe les points arbre par arbre. Vous obtenez une carte d'inventaire (nombre d'arbres, hauteur, diamètre estimé), d'où se déduit le volume de bois estimé, sans envoyer personne sur le terrain.
Prenons une coopérative forestière qui planifie ses coupes. À partir d'un relevé LiDAR par drone, elle repère les secteurs de grands arbres, rentables, et ceux de jeunes arbres, à laisser pousser. Le relevé lui fournit une carte des hauteurs, qui sert à estimer l'âge des peuplements.
Le même relevé aide à repérer le dépérissement ou la maladie. Un arbre dont la cime se rétrécit perd du volume, et l'écart se voit sur un relevé répété chaque année. Quand tout un secteur perd de la hauteur, un problème phytosanitaire est probable.
Hydraulique et risques naturels
Les collectivités et les agences se servent du LiDAR pour analyser les risques géométéorologiques.
Inondations
Le modèle numérique d'un relevé LiDAR par drone, couplé à une modélisation hydrologique, permet de simuler les crues. Vous voyez où l'eau s'écoule selon le débit. Ces simulations guident les plans de prévention des risques inondation et aident à estimer quels bâtiments seraient inondés, et sur quelle hauteur.
Stabilité des pentes
En montagne, le relevé fait ressortir les pentes raides. Croisé avec une analyse géotechnique (type de roche, saturation en eau), il aide à identifier les zones exposées aux glissements. Les gestionnaires de routes s'en servent pour décider où poser des filets de protection, afin de limiter les accidents et les fermetures de routes.
Érosion côtière
Le littoral change en permanence et des falaises s'effondrent. Répété chaque année, le relevé mesure le recul du trait de côte, et les assureurs s'en servent. Les collectivités littorales l'utilisent pour planifier leurs défenses et évaluer l'impact des tempêtes sur la côte.
LiDAR drone, photogrammétrie ou avion
Face à la photogrammétrie par drone
La photogrammétrie par drone offre une meilleure résolution spatiale, des images en couleur RGB et un coût plus faible. Le LiDAR, lui, traverse la végétation et produit de meilleurs modèles numériques en forêt.
En pratique, choisissez la photogrammétrie en ville et le LiDAR en forêt. En zone mixte, fusionnez les deux.
Face au LiDAR aéroporté par avion ou ULM
Un relevé LiDAR par avion ou ULM couvre de très grandes zones, plus de 10 000 hectares en un vol, depuis une haute altitude. Il convient à un département ou à une région. Le drone rend le LiDAR accessible à d'autres projets, et l'avion ou l'ULM reste réservé aux grandes productions nationales.
Chaîne de traitement d'un relevé LiDAR par drone
Un relevé LiDAR produit des données volumineuses et complexes. Leur traitement suit une chaîne structurée en cinq étapes.
- Calibrage de la centrale inertielle (IMU). Pendant le vol, le drone enregistre sa position GPS et son orientation : tangage, roulis et lacet (pitch, roll, yaw). Ces données doivent être calibrées.
- Géoréférencement. Les distances mesurées sont converties en coordonnées 3D globales. Le calcul est complexe, mais automatisé.
- Filtrage du bruit. Tout capteur en produit, et vous l'éliminez.
- Classification automatique. L'algorithme attribue une classe à chaque point : sol, végétation basse, végétation haute, bâtiment. Cette étape repose sur un usage intensif de l'apprentissage automatique.
- Génération du modèle numérique. Les points classés « sol » forment une surface continue, par triangulation ou en raster.
Ces étapes s'appuient sur quelques logiciels courants :
- CloudCompare (gratuit, open source) : visualisation des nuages 3D, filtres, classification manuelle. Adapté à l'exploration des données.
- PDAL (Point Data Abstraction Library, gratuit) : chaîne de traitement scriptable, pour les traitements automatisés.
- Pix4D ou Agisoft : interfaces accessibles et classifications avancées.
- QGIS avec des extensions spécialisées : analyse SIG et croisement du modèle numérique avec les données cadastrales.
Traiter ces volumes demande une expertise spécifique en classification et en modélisation numérique.
Limites du relevé LiDAR par drone
Plans d'eau
L'eau ne renvoie pas les impulsions au capteur : les plans d'eau, les lacs et les rivières larges posent donc problème. Au-dessus d'un lac, le LiDAR ne restitue pas le profil du fond. Les surfaces rugueuses, forêt ou roche, se mesurent bien.
Zones urbaines denses
Les immeubles hauts créent des zones d'ombre que le signal ne traverse pas. Pour une cartographie urbaine complète, combinez le LiDAR avec une photogrammétrie des façades.
Altitude et autonomie
Plus le drone vole haut, plus la fauchée (la largeur de terrain balayée à chaque passage) s'élargit et moins le vol dure longtemps. La densité de points, elle, baisse. Plus le capteur LiDAR est lourd, plus il réduit l'autonomie de la batterie du drone.
Matériel et compétences
Un équipement complet comprend le drone professionnel, un capteur LiDAR, une station de base RTK, un ordinateur de traitement puissant et les logiciels de post-traitement. C'est un investissement pour les professionnels ou les gros projets. Opérer ce matériel demande une expertise spécialisée, car un équipement mal opéré produit des données inexploitables.
Qui a intérêt à un relevé LiDAR par drone
Grandes collectivités
Une région ou un département doit connaître ses risques d'inondation, ses zones instables et son inventaire forestier. Le relevé LiDAR l'aide à mieux planifier et à limiter les sinistres. Les communes de toutes tailles y ont aussi accès en faisant appel à un prestataire spécialisé comme Hoverlog et son service de LiDAR aérien.
Exploitants forestiers, gestion de l'eau, routes de montagne
Pour un exploitant qui gère de grandes surfaces de forêt, le relevé sert à optimiser les coupes, à réduire les risques phytosanitaires et à planifier la croissance. Les syndicats de bassin versant et les agences de l'eau ont besoin de connaître précisément leur hydrologie. Ils intègrent des relevés LiDAR par drone à leurs plans de gestion.
Sur les routes et les chemins de fer de montagne, le relevé donne la carte complète des pentes qui glissent.
Quand la photogrammétrie suffit
Pour un architecte qui relève deux bâtiments par an, la photogrammétrie suffit. Pour une PME du BTP sur de petits chantiers, le LiDAR est trop cher : il se réserve aux projets stratégiques et ne sert pas aux petits relevés ponctuels. Pour ces besoins, un relevé topographique par drone en photogrammétrie est mieux adapté.
Facteurs de coût d'un relevé LiDAR
Le budget d'un relevé LiDAR se construit à partir du terrain et de ce que vous ferez des données :
- la surface à couvrir, et la densité de points visée, qui fixe la hauteur de vol ;
- le relief, par exemple pour un relevé en montagne ;
- la végétation, qui alourdit la classification et le filtrage du sol ;
- le volume de données à traiter, et l'expertise que demandent la classification et la modélisation ;
- la fréquence des relevés, par exemple un suivi annuel de la forêt ou du trait de côte ;
- les livrables attendus : MNT, carte d'inventaire forestier, données pour une simulation de crues.
Si vous n'avez pas un volume régulier de missions, louez le matériel ou sous-traitez plutôt que d'investir.
Avant de voler, consultez les normes de l'IGN et la réglementation de la Direction générale de l'aviation civile (DGAC) qui encadrent ce type de mission.
Pour une forêt, un bassin versant ou un linéaire sous couvert végétal, envoyez-nous l'emprise et les livrables attendus : nous vous adressons un plan de vol et un devis.