Qu'est-ce que le LiDAR ?

Le LiDAR (Light Detection and Ranging) est une technologie de télédétection qui utilise des impulsions laser pour mesurer les distances et créer des cartes 3D à haute résolution des environnements. Elle est largement utilisée dans les véhicules autonomes, la cartographie, l'arpentage, l'archéologie, la sylviculture et la robotique.

Le LiDAR fonctionne de la manière suivante

1. Émettre des impulsions laser en direction d'un objet ou d'une surface.
2. Mesurer le temps nécessaire à la lumière pour rebondir vers le capteur.
3. Calculer la distance en utilisant la vitesse de la lumière.
4. Générer un nuage de points en 3D qui représente la zone scannée.

Ce processus permet une perception précise de la profondeur et la détection d'objets.

Les systèmes LiDAR peuvent être classés en plusieurs catégories :

• LiDAR aérien - monté sur des avions ou des drones pour la cartographie et la topographie du terrain.
• LiDAR terrestre - utilisé sur des trépieds, des véhicules ou des appareils portatifs pour le balayage au sol.
• LiDARmobile - Fixé sur des plateformes mobiles (voitures, robots, drones) pour la cartographie en temps réel.
• LiDAR bathymétrique - Utilise des impulsions laser vertes pour pénétrer dans l'eau et mesurer le terrain sous-marin.

Le LiDAR est utilisé dans diverses industries, notamment :

• Véhicules autonomes - Aide les voitures à conduite autonome à détecter les obstacles et à naviguer en toute sécurité.
• Cartographie géospatiale - Création de cartes en 3D pour la planification urbaine, les infrastructures et l'analyse du terrain.
• Sylviculture - Mesure la hauteur des arbres, la structure de la canopée et la biomasse.
• Archéologie - Révèle les structures cachées sous une végétation dense.
• Construction et génie civil - Aide à la planification, à la surveillance et à l'analyse structurelle des sites.
• Météorologie - Suivi de la pollution atmosphérique, de la formation des nuages et des schémas météorologiques.

• Haute précision - Fournit des mesures 3D précises.
• Collecte rapide des données - Scanne de grandes zones en quelques minutes.
• Fonctionne par faible luminosité - Contrairement aux caméras, le LiDAR fonctionne de jour comme de nuit.
• Pénétration de la végétation - Peut cartographier les surfaces au sol sous les arbres et le feuillage.
• Fiable pour les systèmes autonomes - Utilisé dans les voitures et les drones autopilotés.

• Coût - Les systèmes LiDAR de haute qualité peuvent être coûteux.
• Sensibilité aux conditions météorologiques - Les performances peuvent être affectées par le brouillard, la pluie ou la poussière.
• Portée limitée - Moins efficace sur de très longues distances que le RADAR.
• Besoins élevés en matière de traitement des données - Nécessite un ordinateur puissant pour l'analyse en temps réel.

Le LiDAR aide les véhicules autonomes en

• Détectant les piétons, les véhicules et les obstacles en temps réel.
• Création d'une carte en 3D de l'environnement pour la navigation.
• En fournissant une perception précise de la profondeur pour éviter les objets.
• En travaillant en parallèle avec les caméras et le RADAR pour améliorer la sécurité.

Des entreprises comme Tesla, Waymo et Apple utilisent le LiDAR dans leurs systèmes de conduite autonome.

Un nuage de points LiDAR est une collection de millions de points 3D générés par des scans LiDAR. Ces points représentent la forme, la profondeur et la texture des objets, créant ainsi des modèles numériques en 3D très détaillés.

• LiDAR à courte portée : 10m - 100m (utilisé dans la robotique et les véhicules).
• LiDAR à moyenne portée : 100 m - 500 m (utilisé dans les drones et les levés).
• LiDAR à longue portée : plus de 1 km (utilisé pour la cartographie aérienne et les études environnementales).

Le LiDAR fonctionne généralement dans le spectre infrarouge (IR), avec des longueurs d'onde allant de :

• 900 - 1064 nm (proche infrarouge, utilisé pour le balayage du sol).
• 532 nm (lumière verte, utilisée pour la cartographie sous-marine).

LiDAR et GPS sont des technologies complémentaires :

• LiDAR fournit des données spatiales 3D précises.
• Le GPS fournit des données de localisation et de positionnement.
• En les combinant, on obtient des cartes géospatiales précises.

Le LiDAR est utilisé pour

• Détecter les ruines cachées et les structures anciennes sous les forêts denses.
• Révéler des villes, des routes et des temples disparus (par exemple, les ruines mayas au Guatemala).
• Cartographier des sites archéologiques en les perturbant le moins possible.

Le LiDAR est largement utilisé dans les domaines suivants

• Automobile - Conduite autonome et systèmes avancés d'aide à la conduite (ADAS).
• Géospatial et arpentage - Création de cartes topographiques et d'élévation.
• Foresterie - Surveillance de la déforestation et études de la biomasse.
• Drones - Cartographie en temps réel et surveillance de l'environnement.
• Sécurité et défense - Surveillance du périmètre et détection des menaces.
• Jeux et RV - Création d'environnements 3D pour la réalité augmentée et virtuelle.

Voici quelques-uns des principaux fabricants de LiDAR :

• Velodyne LiDAR - Leader dans le domaine du LiDAR pour véhicules autonomes.
• Ouster - Fournit un système LiDAR numérique à haute résolution.
• Luminar - Développe des systèmes LiDAR pour les voitures autonomes.
• Quanergy - se concentre sur les applications liées à la ville intelligente et à la sécurité.
• Leica Geosystems - Spécialisé dans le LiDAR géospatial et cartographique.

On s'attend à ce que le LiDAR

• Devenir moins cher et plus accessible pour les applications quotidiennes.
• Être intégré dans les smartphones (par exemple, le scanner LiDAR de l'iPhone d'Apple)
• Améliorer la navigation autonome pour les drones, les véhicules et les robots.
• Améliorer la planification urbaine grâce à la cartographie 3D en temps réel.
• Alimenter la prochaine génération d'expériences AR, VR et de jeux.

Pour en savoir plus, consultez les sites suivants

• Projets LiDAR de la NASA dans le domaine des sciences de la Terre : https://earthdata.nasa.gov
• Données LiDAR de l'USGS : https://www.usgs.gov
• Nouvelles et recherches LiDAR : https://www.lidarnews.com