Modèle Numérique de Terrain (MNT)

Intégration de Données 2 .5 D ( MNT )

Le propos de cette thèse est l’intégration de données contenant l’information de relief (altitude), aussi appelées Modèle Numérique de Terrain (MNT). Cette partie introduit en premier lieu les caractéristiques des MNT qui les démarquent des données 2D. Celle-ci détaille tout d’abord les différents modes d’acquisition et de production existants pour ce type de données (terrestre et marites), bien plus diversifié que pour les données 2D, ce qui implique de nombreuses difficultés pour les processus d’intégration ultérieurs. Ensuite les différents formats de MNT sont énumérés de façon à disposer d’un aperçu du mode de stockage de l’information. Les avantages et inconvénients de chaque format pour la formalisation du relief sont ensuite énumérés. Enfin le dernier paragraphe est consacré à la définition et l’évaluation de la qualité d’un MNT. En second lieu sont décrits les précédents travaux effectués en matière d’intégration de MNT. L’approche présentée dans cette thèse en section II.3 peut être ainsi positionnée vis-à-vis des méthodes existantes. Il existe différentes dénominations pour le terme générique de MNT suivant la technique de production utilisée pour les obtenir.

En domaine terrestre, certains ne modélisent que le sol à proprement parler (modèle numérique de terrain), tandis que d’autres comprennent également le sursol, comme la végétation ou le bâti (modèle numérique de surface, MNS, ou modèle numérique d’élévation, MNE). Ces derniers s’obtiennent généralement par des jeux de données brutes acquises grâce à des techniques telles que le Lidar, la photogrammétrie, ou la radargrammétrie. Les MNT constituent le plus souvent un dérivé de ces modèles, « filtré » de tous les éléments constitutifs de la couverture topographique pour ne garder que le sol nu. Le terme « couverture topographique » désigne tous les éléments situés au dessus de la surface terrestre continentale : bâtis et végétation haute comme les forêts. En domaine maritime, quel que soit le mode d’obtention des modèles (par altimétrie Lidar, échosondeurs ou autres) tous sont nommés modèles bathymétriques. Par la suite, aucune distinction ne sera faite et seul le terme de MNT est utilisé indistinctement pour tous les modèles. Par ailleurs, indépendamment de ce qu’il modélise (surface du sol avec sa « couverture » ou simplement le terrain nu) chaque modèle se distingue par son mode d’acquisition, son format de stockage ou sa qualité. Les sections suivantes présentent ces différentes caractéristiques.

 Acquisition et génération d’un MNT

de mesure de signal embarqués sur plusieurs types de vecteurs (avions, bateaux), ou avec des levés de terrain. Ils sont également générés à partir de couples d’images (satellites ou ériennes), ou encore des digitalisations de cartes. Ces différents modes d’acquisition entraînent par la suite un des traitements qui leur sont spécifiques. Ces traitements peuvent comprendre : le calcul du relief à l’aide d’un couple d’images stéréoscopiques (dans le cas de photos aériennes), une étape de traitement du signal (pour des acquisitions laser par exemple) ou une phase d’interpolation (lors de levés de terrain). Cette dernière permet d’obtenir une représentation continue à l’aide d’un nombre fini de points. La figure 18 présente la chaîne de traitement simplifiée nécessaire à la production d’un MNT. L’acquisition des données, comme par exemple une mesure de signal renvoyé par le sol ou des images de télédétection, sert en premier lieu de base à la génération du modèle. Ensuite vient une étape de traitement de ces données qui fournissent rarement une information d’altitude directement et leur stockage dans un format propre. Le modèle peut rester sous ce format brut ou être à nouveau transformé en un modèle continu grâce à des algorithmes d’interpolation.

En ce qui concerne les MNT terrestres, plusieurs vecteurs sont à l’origine des données qui vont permettre leur génération. Les satellites avec leurs capteurs radar ou optiques vont tout d’abord fournir l’imagerie grâce à laquelle on obtient l’information d’altitude via des traitements appropriés (présentés ci-après). Ensuite il existe également les systèmes embarqués sur des avions (laser, radar, ou photographie aérienne). Ceux-ci produisent soit une information d’altitude via des processus automatiques (laser) soit à nouveau des images qui sont retraitées par la suite. Enfin il y a également les levés de terrain acquis sous forme de points régulièrement répartis sur la surface à modéliser. Les satellites d’observation (type SPOT, ERS, ENVISAT) mesurent l’information de surface selon différents principes : les capteurs optiques mesurent le rayonnement solaire rétrodiffusé par la surface terrestre (même principe qu’une photographie) tandis que les capteurs radar émettent eux-mêmes un signal (indépendant des conditions extérieures de luminosité et atmosphériques) et enregistrent l’onde réfléchie par le sol (information de rugosité). Les capteurs aéroportés (avions) utilisent le même principe que les satellites mais le degré de détail des images produites est supérieur en raison d’une altitude d’acquisition.