NEWS20111121
L’équipe LSIIT/TRIO a développé un altimètre laser aéroporté, de type profileur, à haute résolution spatiale et haute densité de points. Cet instrument, conçu et réalisé entièrement au sein de l’équipe,vient compléter le parc d’outils scientifiques d’observation répondant aux besoins thématiques de l’équipe TRIO.
Cet altimètre peut être embarqué sur un avion de télédétection tel un SkyArrow, ou sur un hélicoptère :
| SkyArrow | Allouette II | Allouette II |
Principe
Le LIDAR (Light Detection And Ranging) est un système de télédétection qui utilise des impulsions lumineuses réfléchies sur la surface à observer. Avec les systèmes laser, l’impulsion laser est tirée sur la surface terrestre et revient vers l’instrument par réflexion sur les branches, les feuilles, les buildings, le sol, etc. Le temps de vol de l’impulsion de l’émetteur au détecteur de réception est mesuré et donne la distance de l’instrument à l’objet. D’où l’autre nom du LIDAR, « Altimètre Laser ».
| Principe (source: DT/insu/cnrs) | Lidar system (USACE,2002) |
Les altimètres laser se distinguent par leurs longueurs d’onde, la puissance du faisceau, la durée d’impulsion, la fréquence de répétition, la taille du faisceau, l’angle de divergence et la nature du télescope utilisé. Pour des applications terrestres, on choisira principalement la plage de longueurs d’onde entre 900 et 1064 nanomètres car les feuilles vertes diffusent fortement dans le proche infrarouge, assurant un signal fort au-dessus de la végétation et, par ailleurs, la transmittance atmosphérique est haute à ces longueurs d’onde pour une perte minimale du signal.
Fiche technique de l’Altimètre Laser Profileur TRIO
L’altimètre Laser aéroporté TRIO se caractérise par une fréquence de répétition élevée des impulsions (10KHz nominale), sans balayage latéral, avec une longueur d’onde de 905nm.
Il présente une empreinte au sol de 11cm à une altitude de 100m et une résolution spatiale 3,5 cm.
Des vols d’étalonnage de l’Altimètre Laser Profileur TRIO ont été effectués en hélicoptère, sur la forêt d’Urlosenholtz à Ottrott.
| Type | Time Of Flight (TOF), 1st pulse, profiling (non imaging) |
| Wavelength | 905 nm |
| Pulse width | 5 ns |
| PRF (Pulse Repetition Frequency) | 10 KHz, 15 KHz |
| FOV (Field Of View) | 1.1 mrad |
| TOF(Time Of Flight) instr. resolution | 250 ps |
| Distance resolution | rms 3.5 cm (over 50 shots) |
| Maximum distance | ~ 500m |
| Power consumption | < 50 W / 12 V |
| Weight | ~ 25 Kg |
| Dimensions HxWxL | 230 x 300 x 630 mm |
| Requirements | Aircraft high precision GPS + Inertial Navigation System (INS) |
L’Altimètre Laser Profileur TRIO aura comme champs d’application les domaines forestiers et urbains nécessitant des profiles de terrains. Il permettra d’obtenir de manière simple un profile de hauteur de la végétation, de calculer la hauteur prédominante d’une zone ou de détecter les arbres les plus hauts. En climatologie urbaine, il apporterait un plus dans la discrimination des canyons urbains et des constructions.
Exemple d’utilisation
Dans le cadre d’un projet de recherche de l’équipe (projet « MIND »), nous avons utilisé l’Altimètre Laser Profileur Trio afin de déterminer la hauteur de la végétation d’un site forestier avec une bonne résolution. Vu la densité du couvert, il fallait une fréquence de répétition élevée afin d’augmenter la probabilité des impacts laser au sol, et ainsi déduire la hauteur de la canopée.
Des parcelles de végétations représentatives étaient instrumentées de façon à réduire par captation la quantité d’eau infiltrée dans le sol (« DRY »), ou à augmenter cette quantité par irrigation(« WET ») ; des parcelles non instrumentées servant de témoin (« CONTR »).
Campagne de mesures sur Tolfa (Italie) :
Ci-dessous quelques données recueillies sur Tolfa et leur exploitation sous MatLab:
Les données de l’altimètre Laser sont corrigées en tenant compte des informations d’un GPS et d’une centrale d’attitude embarqués.
L’Altimètre Laser Profileur offre donc à l’équipe TRIO la possibilité d’obtenir facilement et à faible coût, des profiles, tant du couvert végétal que des constructions urbaines. La climatologie urbaine, une des thématiques de l’équipe constitue un des champs d’application privilégiés.