Utilisation des données LIDAR pour la directive inondation

Le travail sur les données LIDAR a donné lieu à la réalisation de deux outils DICARTOV12 et CARTINO disponibles sur le site du CETE Méditerranée. Les liens ci-après permettent d'accéder à des présentations faite des outils DICARTO:Fichier:20121129-QGISGRASSLitto3Dv2.pdf et Fichier:20130121-QGISGRASS.pdf

 

DGPR LIDAR France

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L'article Traitement_des_données_issues_des_levés_lidar permet de comprendre le travail nécessaire pour la réalisation de MNT LIDAR terrestre ou bathytmétrique.

Contexte

La directive inondation vise à réduire les conséquences négatives des risques d'inondations sur le territoire français. Les informations officielles sont disponibles sur le site du MEDDE, en particulier sur "L’EPRI, évaluation préliminaire des risques d'inondation : un premier état des lieux homogènes à partager dès 2012" et "Identification des Territoires à Risque Important d’inondation".

Dans ce cadre, des campagnes de levés LIDAR terrestre et maritimes, données topographiques de précision, ont été lancées afin de mieux définir les zones inondables, la donnée topographique avec les forçages hydrologiques ou maritimes étant la base de la cartographie de zones inondables.

Les articles parlant du LIDAR côtier LITTO3D® sont assez développés, comme ceux montrant la donnée "LITTO3D®"  et l'intérêt de cette donnée pour la cartographie des zones inondables"L'apport de LITTO3D®"

Problèmes connus du LIDAR pour la cartographie des zones inondables

Bien que la donnée LIDAR soit d'une grande précision, elle possède certains défauts inhérents à sa méthode comme:

• L'absence de lignes de contraintes (berges, digues, talus...)
• Des problèmes possibles dans les zones de végétation dense de faible hauteur avec une mauvaise définition de l'altitude.
• L'absence de bathymétrie dans les cours d'eau en eau uniquement avec la technologie terrestre (contrairement au produit LITTO3D).
• La suppression de mini-modelés de terrain de type murets, digues étroites, levés...
• La non prise en compte d'ouvrages hydrauliques dans les remblais.

Cette liste est fonction de la connaissance actuelle et mérite d'être amendée au besoin.

Objectifs

L'exploitation de la donnée LIDAR peut être réalisée suivant les mêmes principes que la donnée terrain fournie par d'autres moyens de levés. Cependant, la densité de points fournis et la superficie couverte obligent parfois à changer la méthode de traitement.

Pour traiter ces données, deux options sont possibles:

• La mise en œuvre d'outils "nationaux" développés sur des centres de calcul et permettant de traiter des grands territoires
  
• La mise à disposition de méthodes ou manières de faire à partir de traitements  directs sur de petits domaines ou demandant de l'automatisation sur des grandes emprises.
  

L'objet de ces pages est cette deuxième option.

Les méthodes de cette deuxième option se basent plus sur le traitement de modèle numérique de terrain de type grilles "raster" et non du semis de point sol. Ceux-ci nécessitent des triangularisations lourdes coûteuses en temps machine. Beaucoup d'outils permettent de gérer cette donnée, outils payants, gratuits ou libres avec des fonctionnalités plus ou moins performantes. Un des points clés est l'utilisation à grand rendement de ces outils avec la possibilité d'automatisation, car la limite des PC individuels sera toujours atteinte si l'emprise s'agrandit.

Pour partager les pratiques au niveau du MEDDE, des établissements publics, des collectivités et des bureaux d'études, les exemples d'applications sur le LIDAR sont réalisés avec l'outil nommé Quantum Gis ou Qgis utilisant l'extension GRASS, outil libre, en constante évolution et qui dispose de 3 niveaux de prise en main détaillés dans les Préalables pour l'utilisation de Qgis-GRASS sur le LIDAR au chapitre "Les trois mondes Qgis, Qgis-GRASS et GRASS".
La version MEDDE de Qgis-GRASS est disponible sur http://webissimo.developpement-durable.gouv.fr/IMG/zip/Qgis_expert-2_cle041fc8.zip.
L'objectif est de vulgariser l'utilisation de la donnée LIDAR et de l'exploiter comme un produit commun en ingénierie. Les principes et les options choisis dans cet outil peuvent la plupart du temps être appliqués avec d'autres outils SIG et sont en soit une aide pour l'ensemble des outils.
Cette page et les pages associées fournissent un espace de capitalisation de savoir-faire, plus dynamique que des manuels de prise en main délicats à mettre à jour.

Chaque page pratique aura une composition assez proche avec:

• Une partie sur les principes généraux, ce que l'on cherche et comment cela se traite en SIG, non spécifique à Qgis-GRASS
• Une partie de méthode directe dans Qgis-GRASS
• Une partie automatisation dans Qgis-GRASS nécessaire si vous avez des grosses données à traiter.

Il ne faut donc pas hésiter à partager ses expériences et approches du traitement du LIDAR .

L'outil DICARTO développé en Matlab et compilé pour une utilisable gratuite s'appuie sur les routines GRASS et permet de traiter de manière plus automatique les LIDAR dans le cadre de la Directive Inondation. L'objectif n'est pas l'outil en soit mais plus les idées et leurs partages pour le traitement des données LIDAR lourdes.

Panel d'applications pratiques et démonstration avec Qgis-GRASS

Avant de tester ce panel d'applications, il est nécessaire de consulter les Préalables pour l'utilisation de Qgis-GRASS sur le LIDAR fournissant une description rapide des outils Qgis-GRASS pour l'utilisation du LIDAR et des MNT. Cette page fournit des préconisations, quelques mises en garde sur l'utilisation de l'outil et un exemple d'automatisation de coloriage de dalle de MNT.

Les explications ci-dessous ne concernent que la partie topographie pour l'hydraulique ou l'hydrogéomorphologie. Les traitements hydrologiques classiques comme les bassins versants (...) ne sont pas expliqués bien qu'accessibles dans l'outil cité.

Un panel des applications qui nous semble pouvoir être utile à la cartographie des inondations est fourni ci-dessous, il a pour objectif de citer les principes généraux, d'expliquer une ou des méthodes disponibles dans l'outil Qgis-GRASS et ensuite d'indiquer l'automatisation de ces pratiques d'une dalle d'1 million de point par exemple à 700 dalles.

Un panel des applications utiles à la cartographie des zones inondables à partir du LIDAR est le suivant:

1. Classement  en iso-valeurs en particulier pour la cartographie des zones basses littorales, mais plus largement pour la conversion de données raster en polygones d'iso-valeurs (hauteur, MNT, différence...)
   
2. Création de profils en travers, en long de cours d'eau, de crête de digues...
   
3. Détection de lignes de ruptures de pente pour l'intégration de ces données dans les modèles hydrauliques en particulier 1D casier et 2D ou l'aide à la réalisation de cartes hydrogéomorphologiques
   
4. Détection de remblai avec le LIDAR (remblai d'infrstructure, digues...)
   
5. Réalisation de cartes de hauteur d'eau à partir de données historiques (PHE, limites de zones inondables), de résultats de modélisations hydrauliques (profils en travers, casier, modèle 2D) ou d'emprises hydrogéomorphologiques.
   

L'outil DICARTO(Notice PDF sur Fichier:PriseEnMainDICARTOV6.pdf) fournit aussi toute une gamme de petits outils visant à travailler dalles à dalles pour être gérable sur PC à savoir:

• des tables d'assemblage rapide ou sur les données non vides pour vérifier les livraisons et gérer les ouvertures de fichiers (Ouverture visuelles des dalles dans Qgis par la commande exécuter une action associée à un fichier qml Qgis et récupération des numéros de dalles et créations de liste de travail
• Création de légendes automatiques raster ou vecteur (création de fichier qml Qgis)
• Conversion de raster en vecteur
• Lissage vectoriel
• Fusion de vecteur (pas à pas)
• Rupture de pente
• Interpolation du LIDAR geré par la table d'assemblage sur des sections de calcul ou des semis de points
• Post-traitement des résultats de casiers (création d'un modèle numérique de surface en eau avec une table d'assemblage)
• Post-traitement des parties 1D (création d'un modèle numérique de surface en eau avec une table d'assemblage)
• Différences de rasters à partir de liens dans 2 tables d'assemblage
• Statistiques de rasters
• Petits outils de copie de listes et de zip et dezip de grands nombres de données LIDAR .

Liens externes

• http://geoinfo.metier.i2/qgis-r625.html, site intranet MEDDE sur l'outil Qgis avec version ministère, Qgis - Documentation
  Qgis - Contributions des services
  Qgis - Groupe de travail national
  Qgis - Plugin
  Qgis - Fiche pratique
  Qgis - Faq
  Qgis - Le coin des développeurs
  Packages d’installation
  GRASS
  
• https://github.com/qgis, les sources du logiciel
  

• http://forum.qgis.org/index.php, le forum Qgis
  

• http://grass.osgeo.org/community/support.php, le forum GRASS
  
• http://grass.osgeo.org/wiki/GRASS-QGIS_relevant_module_list qui permet de connaitre les modules grass présent dans les outils GRASS à travers Qgis et ceux non disponibles mais parfois utiles
  
• http://www.linux-nantes.org/wws/info/grass-fr, liste de discussion GRASS française, que nous remercions pour sa collaboration
  
• http://fr.wikipedia.org/wiki/Wikip%C3%A9dia:Atelier_graphique/Didacticiels_cartographiques/Didacticiel_de_cr%C3%A9ation_de_carte_avec_QGIS, aide à la création de carte sous Qgis

Les intervenants

Maîtrise d'Ouvrage: MEDDM/DGPR

• Responsable de l'étude: Sabine Baillarguet
  

Réalisation: Centre d'Études Techniques de l'Équipement Méditerranée

• Responsable de l'étude: Frédéric Pons
• Intervenants: Mathieu Alquier, Isabelle Roux, Christine Alpin, Yves Bonin, Bertrand Bouteille, Christophe Esposito, Céline Trmal , Christophe Laroche
• Stagiaire: Arnaud Alvarez (TFE ESGT), Adeline Agostini (Stage Master II GERINAT)
  

Partenariats:

• CPII DO Ouest: René Jonchere
  
• CETMEF: Bruno Bader
• CETE Sud-Ouest: Yves Nedelec
  
• DGPR/SRNH/SCHAPI: Christophe Astier, Jean-Luc Souldadié
• IGN: Alain Duperet, Sébastien Saur

Article rédigé par Appui CETE/CETMEF pour la Directive Inondation piloté par le PCI Inondations et Aléas Côtiers

Le créateur de cet article est Frédéric Pons Note : d'autres personnes peuvent avoir contribué au contenu de cet article, [Consultez l'historique]. Pour d'autres articles de cet auteur, voir ici. Pour un aperçu des contributions de cet auteur, voir ici.