Un modèle numérique de terrain (MNT) est une représentation numérique de la topographie d’une zone terrestre ou d’une planète, conçue pour une manipulation et analyse par ordinateur, se focalisant sur les variations d’altitude et de profondeur sans inclure les structures au-dessus du sol.
Types de modèles numérique de terrain (MNT)
En cartographie, les altitudes sont souvent représentées par des lignes isohypses et des points avec des altitudes marquées. Pour les petites régions, les MNT adoptent généralement un maillage carré uniforme. Pour les étendues plus larges, ils emploient un maillage pseudo-carré formé de méridiens et de parallèles.
Il existe différents types de maillage pour les MNT :
Maillage rectangulaire : Utilise des cellules en forme de carré ou de rectangle.
Maillage hexagonal : Utilise des cellules à six côtés.
Maillage triangulaire régulier : Utilise des triangles de taille et forme constantes.
Maillage triangulaire irrégulier : Utilise des triangles de différentes tailles et formes.
La représentation numérique d’un MNT change selon le maillage. Pour un maillage rectangulaire, les tableaux bidimensionnels sont utilisés. Pour d’autres types de maillage, des structures de données plus complexes sont nécessaires.
Applications
Les MNT sont utilisés pour :
- Dérivation de caractéristiques topographiques.
- Création de profils de terrain.
- Simulation de phénomènes tels que les coulées d’eau et les glissements de terrain.
- Génération de cartes en relief.
- Visualisation tridimensionnelle du terrain.
- Navigation et planification de vols en 3D.
- Fabrication de maquettes physiques et de cartes en relief.
- Ajustement d’images aériennes ou satellites à la topographie.
- Correctifs gravimétriques pour les relevés géodésiques.
- Études géomorphologiques et en géographie physique.
- Application dans les SIG pour la planification et la gestion.
- Conception d’infrastructures en génie civil.
- Calibrage et utilisation du GPS.
- Analyses de visibilité et de lignes de vue.
- Fondement de la cartographie et de la géodésie.
- Simulations de pilotage.
- Optimisation des pratiques en agriculture et en foresterie.
- Évaluation et analyse des surfaces.
- Développement de systèmes de transport intelligents.
- Amélioration de la sécurité automobile et assistance avancée au conducteur.
Construction d’un MNT
La construction d’un modèle numérique de terrain (MNT) peut se réaliser à travers diverses méthodes :
- Interférométrie radar : où le relief est déduit par les variations de phase entre les ondes radar émises et reçues.
- Stéréoscopie : en utilisant des couples d’images aériennes ou satellitaires pour créer une vision en 3D du terrain (photogrammétrie).
- Numérisation des courbes de niveau d’une carte topographique existante.
- Saisie manuelle des coordonnées tridimensionnelles (x, y, z) des points du terrain mesurées via des méthodes telles que le GPS, la triangulation effectuée par des géomètres, ou par lasergrammétrie, qui capture les coordonnées d’un point avec un télémètre laser.
- Lidar aéroporté : où un laser monté sur un avion ou un drone balaie la surface et mesure les distances au sol.
Les méthodes stéréoscopiques et d’interférométrie radar tendent à produire un maillage régulier rectangulaire. La lasergrammétrie et le Lidar, cependant, fournissent généralement un maillage irrégulier en raison de la distribution aléatoire des points caractéristiques du terrain.
Des instruments dédiés à la création de MNT, tels que l’instrument HRS sur le satellite Spot 5 et les constellations radar TerraSAR-X et TanDEM-X, sont spécialement conçus pour cette tâche.
Exploitation des données
Un modèle de surface est créé en assemblant des triangles bord à bord à partir de la liste des points du maillage. En synthèse d’image, ces triangles peuvent être texturés pour simuler visuellement le terrain. Pour les applications de navigation à basse altitude, le MNT sert à déterminer un chemin sécurisé en s’assurant que la trajectoire est toujours au-dessus du sol.
Les systèmes d’information géographiques (SIG) intègrent souvent le MNT, malgré les coûts élevés associés à la collecte de données altimétriques, pour des applications telles que la planification d’infrastructures de transport. Les données d’altitude peuvent être complétées par la hauteur des bâtiments ou de la végétation pour obtenir une modélisation plus complète.
Les MNT sont également précieux dans les études géosciences pour l’analyse morphologique quantitative, qui peut révéler des indices sur des phénomènes tectoniques, climatiques ou lithologiques