Modèle numérique de terrain
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Rendu en 3D d'un MNT de Tithonium Chasma dans la partie ouest de Valles Marineris, sur Mars. Le rendu tridimensionnel est obtenu en calculant un éclairage fictif, qui vient dans ce cas d'en haut à droite.
Rendu en 3D d'un MNT de Tithonium Chasma dans la partie ouest de Valles Marineris, sur Mars. Le rendu tridimensionnel est obtenu en calculant un éclairage fictif, qui vient dans ce cas d'en haut à droite.

Un modèle numérique de terrain (Un modèle numérique de terrain (MNT) est une représentation de la topographie (altimétrie et/ou bathymétrie) d'une zone terrestre (ou d'une planète tellurique) sous une forme adaptée...) (MNT) est une représentation de la topographie (altimétrie et/ou bathymétrie) d'une zone terrestre (ou d'une planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne...) tellurique) sous une forme adaptée à son utilisation par un calculateur numérique (ordinateur).

En cartographie (La cartographie désigne la réalisation et l'étude des cartes géographiques. Le principe majeur de la cartographie est la...) les altitudes sont habituellement représentées par des courbes de niveaux et des points cotés. Suivant la taille de la zone couverte la plupart des MNT utilisent, pour les petites zones, un maillage régulier carré (Un carré est un polygone régulier à quatre côtés. Cela signifie que ses quatre côtés ont la même longueur et ses quatre angles la même mesure. Un carré est à la...) ou, pour les grandes zones, un maillage pseudo carré dont les côtés sont des méridiens et des parallèles.

Il permet ainsi :

  • de reconstituer une vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) en images de synthèse du terrain,
  • de déterminer une trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et notamment par son centre de gravité.) de survol du terrain.
  • de calculer des surfaces ou des volumes.
  • de tracer des profils topographiques.
  • d'une manière générale, de manipuler de façon quantitative le terrain étudié.

Types de MNT

On peut distinguer les MNT selon le type de maillage utilisé :

  • maillage carré/rectangulaire
  • maillage hexagonal
  • maillage triangulaire régulier
  • maillage triangulaire quelconque

En fonction du type de maillage, la représentation informatique (L´informatique - contraction d´information et automatique - est le domaine d'activité scientifique, technique et industriel en rapport avec le traitement...) du MNT varie. Dans le cas de maillages rectangulaires, on peut utiliser des tableaux, mais dans les autres cas, les structures de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) sont plus complexes.

Construction

L'acquisition (En général l'acquisition est l'action qui consiste à obtenir une information ou à acquérir un bien.) peut se faire de plusieurs manières :

  • par interférométrie (L'interférométrie est une méthode de mesure qui exploite les interférences intervenant entre plusieurs ondes cohérentes entre elles.) radar (Le radar est un système qui utilise les ondes radio pour détecter et déterminer la distance et/ou la vitesse d'objets tels que les avions, bateaux, ou encore la pluie. Un émetteur envoie des ondes radio, qui...)
  • par stéréoscopie à partir de couples d'images aériennes ou prises par satellite (Satellite peut faire référence à :).
  • par numérisation (La numérisation est le procédé permettant la construction d'une représentation discrète d'un objet du monde réel.) des courbes de niveau d'une carte.
  • par saisie directe des coordonnées (x, y, z) des points du terrain, mesurées par triangulation (En géométrie et trigonométrie, la triangulation est une technique permettant de déterminer la position d'un point en mesurant les angles entre ce point et d'autres...) (par des géomètres) ou lasergrammétrie (technique permettant de capturer les coordonnées d'un point (Graphie) en x,y,z au moyen d'un laser)
  • Par système laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser provient de l'acronyme anglo-américain...) aéroporté (LIDAR).

Dans les trois premiers cas, le maillage sera dépendant du maillage utilisé pour les images initiales, généralement un maillage régulier rectangulaire, plus rarement un maillage régulier triangulaire ou hexagonal.

Dans les deux derniers cas, le maillage est généralement triangulaire quelconque, la technique de sélection des points caractéristiques du terrain ne garantissant pas leur répartition régulière dans le plan (x, y).

Exploitation

On construit, à partir de la liste des points du maillage, un modèle de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent...) constituée de triangles collés bord à bord. Dans le cas de maillages non triangulaires, une étape de sélection des points à relier en triangles s'ajoute.

Dans le cas de la synthèse d'image, les triangles sont habillés d'une texture, restituant ainsi l'aspect général du terrain, d'une image satellitaire ou d'une carte.

Dans le cas d'une trajectographie en rase-mottes, on établit le chemin le plus court et le moins exposé en vérifiant que chaque point de la trajectoire se trouve au-dessus de la surface définie par le maillage du MNT.

Les systèmes d'information géographiques (SIG) intègrent de plus en plus la troisième dimension (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien son diamètre si c'est une...) sous forme d'un MNT, bien que les coûts liés à l'acquisition de l'information d'altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes géographique et biogéographique qui explique la...) soient relativement élevés. Cela permet d'utiliser ces SIG pour des applications comme le calcul d'implantation (Le mot implantation peut avoir plusieurs significations :) d'infrastructures de transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies de communications (la route, le canal...) (conduites souterraines, voies terrestres, lignes électriques aériennes, antennes GSM...). Dans ce cas, et en fonction de la résolution du MNT, on y intègre les informations liées à la couverture du terrain par des bâtiments ou des végétaux, pour additionner leur hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) à l'altitude du terrain sur lequel ils sont situés. Les modèles numériques de terrain trouvent également une application en sciences de la terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse...), pour l'analyse quantitative de la morphologie, qui peut renseigner le chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de recherche sont...) sur la présence d'un signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés depuis...) tectonique (La tectonique (du grec « τ?κτων » ou « tekt?n » signifiant batisseur, charpentier) est l'étude des structures géologiques d'échelle...), climatique ou lithologique.

Disponibilité (La disponibilité d'un équipement ou d'un système est une mesure de performance qu'on obtient en divisant la durée durant laquelle ledit équipement ou système est opérationnel par la durée...)

Quelques agences cartographiques (Américaines principalement grâce aux subventions dont elles disposent) mettent gratuitement à disposition du public des bases de données importantes, accessibles sur le Web. Citons les principales : la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation NASA, est l'agence gouvernementale...) (DEM ASTER, SRTM-1, SRTM-3, SRTM30, MOLA MEGDR), la NIMA (SRTMs) et l'USGS (DEM SDTS, 1 degré (Le mot degré a plusieurs significations, il est notamment employé dans les domaines suivants :), 7.5 minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de terrain est la carte originale, au crayon, levée sur...), NED, GTOPO30).

Mais le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de données gratuites est très restreint, car les agences cartographiques qui disposent de ces données vivent généralement de leur vente (c'est partiellement le cas de l'IGN en France, qui édite les MNT BD Alti). Cependant la situation (En géographie, la situation est un concept spatial permettant la localisation relative d'un espace par rapport à son environnement proche ou non. Il inscrit un lieu dans un cadre plus général afin de le qualifier à travers...) tend à s'améliorer, car les gouvernements prennent conscience de l'importance de ces données dans de nombreux domaines civils qui ne peuvent pas se permettre de les acheter à prix d'or. Par exemple le gouvernement Américain a récemment (septembre 2003) autorisé la distribution des fichiers SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) qui offrent une résolution de 90 mètres pour environ 80% des terres émergées, là ou auparavant il n'y avait que des résolutions de 1km (GTOPO30).

Comparatif

Trois caractéristiques principales permettent d'avoir un aperçu rapide d'un modèle numérique de terrain et de juger de son adéquation à un besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les besoins primaires, les besoins...) particulier :

  • sa résolution, c’est-à-dire la distance entre deux points adjacents du MNT
  • sa couverture géographique : les zones géographiques pour lesquelles des données sont disponibles
  • la qualité des données : elle dépend de l'application ou non de traitements de correction des données après leur récupération. En effet, certaines méthodes d'acquisition laissent des artefacts dans les données (des zones brouillées sur des lignes côtières du fait de l'écume des vagues qui fausse les échos radar, des "trous" lorsque des nuages étaient présents lors d'un relevé satellitaire ...)

Caractéristiques de quelques formats disponibles sur le Web (référez vous à la section "Liens externes" pour savoir où les télécharger) :

Nom Résolution Couverture géographique Editeur Posts-traitements
DEM ASTER 30m La Terre entière (sur demande) NASA non
DEM 1 degré 90m États-Unis USGS oui
DEM 7.5 minutes 10 et 30m États-Unis USGS oui
DEM CDED 23m et 90m Canada CCOG oui
GTOPO30 30" d'arc (~ 1km) La Terre entière USGS/NASA oui
DEM SDTS 10 et 30m États-Unis USGS oui
NED 10 et 30m États-Unis USGS oui
Visual DEM France* 75m France IGN ? oui
MNT BD Alti* 50 à 1000m France IGN oui
SRTM-3 90m 80% terres émergées NASA/NIMA non
SRTM-1 30m États-Unis NASA/NIMA non
MOLA MEGDR 310m Mars (hors zones polaires) NASA oui
*formats payants (pour les MNT BD Alti, commandes à partir de 400 euros selon le catalogue IGN 2003)
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