Etude eXpérimentale des Formes d'Onde Lidar pour l'Observation des infrastructures et de l'environnement (EXFOLIO) : compte rendu final projet EXFOLIO TOSCA Surfaces continentales
Résumé
Le projet ExFOLIO avait comme objectifs scientifiques (1) d’aider à la spécification de capteurs LiDAR spatiaux pour la caractérisation du sol et du sursol et (2) de définir des chaînes de traitement pour extraire à partir de différents types de données lidar une information adaptée aux besoins des utilisateurs. Il avait aussi comme objectif de contribuer au niveau national à l’animation et à la fédération des activités de recherche en LiDAR pour les surfaces continentales et d’établir les bases de partenariats internationaux. Le projet ExFOLIO a fait l’objet d’un soutien du CNES de 2006 à 2010. Les premières années le contenu du projet a évolué au fur et à mesure de la structuration du partenariat qui a évolué afin de répondre au mieux aux objectifs fixés initialement. Pour atteindre les objectifs scientifiques le travail a été axé sur l’analyse de la nature des informations contenues dans le retour d’onde complet de faisceaux laser pour caractériser le terrain et le sursol dans différents types de milieux (urbains, forestiers, badlands). Des méthodes d’analyse du signal lidar ont été développées pour caractériser le terrain, le milieu urbain et la végétation forestière à partir de données acquises par des lidar topographiques à petite empreinte et à retour d’onde complète. Des méthodes de qualification de l’information extraite ont aussi été développées en s’appuyant sur des données de référence acquises lors de campagnes de mesure sur le terrain qui ont nécessité la mise en place de protocoles de mesure adaptés. Pour l’étude du milieu forestier des expérimentations ont été réalisées à l’aide d’un prototype développé par le CEA/LSCE ont débuté en 2008. Ces expérimentations ont permis d’analyser des données avec des caractéristiques différentes (longueur d’onde, taille d ‘empreinte) de celles acquises avec des systèmes industriels apportant ainsi des éléments clés pour le développement de systèmes Lidar adaptés à la caractérisation et au suivi des couverts forestiers. Par ailleurs, en complément de l’analyse de données expérimentales, un travail sur la simulation du signal lidar sur de la végétation a été réalisé. En effet disposer d’un outil permettant de simuler le signal dans plusieurs types de végétations est indispensable à la spécification de futurs systèmes embarqués et permet de tester l’impact de différents paramètres systèmes (taille d’empreinte, longueur d’onde, puissance émise…) sur la qualité du signal enregistré. Les premiers résultats obtenus par modélisation du signal Lidar (modèle de transfert radiatif développés par l’UMR AMAP par lancer de rayons sur des maquettes architecturales de plantes) se sont révélés très prometteurs. Les simulations ont en particulier permis d’analyser l’effet des rétrodiffusions multiples sur la qualité du signal retour selon la longueur d’onde. Sur la base de l’expérience acquise dans le cadre du projet ExFOLIO le projet de mission spatiale LEAF (Lidar for EArth and Forests) a été soumis à l’ESA en 2010.