Lidar - Définition et Explications

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Introduction

Ce lidar balaye son champ de vision avec son faisceau laser et mesure pour chaque point balayé la distance entre le lidar et le point, permettant la reconstruction d'un modèle tridimensionnel de la scène. Il peut ainsi être utilisé pour des relevés de bâtiments, de formations rocheuses, etc.
FASOR, LIDAR (La télédétection par laser ou LIDAR, acronyme de l'expression en langue anglaise...) expérimental utilisé pour exciter les atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut...) de sodium (Le sodium est un élément chimique, de symbole Na et de numéro atomique 11. C'est un...) dans la haute atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :)

La télédétection par laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique)...) ou LIDAR, acronyme de l'expression en langue anglaise « Light Detection and Ranging », désigne une technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) de télédétection ou de mesure optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement...) basée sur l'analyse des propriétés d'une lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) laser renvoyée vers son émetteur.

La méthode la plus répandue pour déterminer la distance à un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...) est basée sur le laser à impulsions. À la différence du radar (Le radar est un système qui utilise les ondes radio pour détecter et déterminer la...) basé sur un principe similaire, le lidar utilise de la lumière au lieu d'ondes radio. La distance à un objet ou à une surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) est donnée (Dans les technologies de l'information, une donnée est une description élémentaire,...) par la mesure du délai (Un délai est d'après le Wiktionnaire, « un temps accordé pour faire une...) entre l'impulsion et la détection du signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe...) réfléchi. Le LIDAR a des applications en archéologie, géographie (La géographie (du grec ancien γεωγραφία...), géologie (La géologie, du grec ancien γη- (gê-, « terre ») et...), géomorphologie, sismologie, télédétection et physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) de l'atmosphère (dont étude de la pollution (La pollution est définie comme ce qui rend un milieu malsain. La définition varie selon le...) de l'air).

Autres termes

« ALSM » (Airborne Laser Swath Mapping) et « laser altimétrique » sont parfois utilisés comme synonyme de LIDAR.

L'acronyme « LADAR » (LAser Detection And Ranging) est plutôt utilisé dans le domaine militaire, mais il est également utilisé dans la littérature angosaxone et désigne un Lidar Terrestre, plus communément appelé en France un laser scanner (Un scanneur, ou numériseur à balayage est l'équivalent du terme anglais scanner, qui vient du...) ou scanner 3d.

Le terme « Radar laser » est également utilisé, mais improprement, car le LIDAR utilise la lumière laser (visible et infrarouge) et non les ondes radio utilisées par les radars conventionnels.

Principe

Animation (L'animation consiste à donner l'illusion du mouvement à l'aide d'une suite d'images. Ces images...) du 2D balayage LIDAR

Son fonctionnement est le même que celui du radar, la différence étant le domaine spectral dans lequel il travaille et le type de faisceau utilisé : alors que le radar fonctionne dans le domaine des ondes radio, le lidar couvre en particulier le domaine du visible, et également les domaines ultraviolet (Le rayonnement ultraviolet (UV) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur...) (UV) et infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde...) (IR), d'autre part, le lidar utilise un faisceau laser, tandis que le radar utilise un faisceau électromagnétique classique, non polarisé.

Un lidar se compose d'un système laser chargé d'émettre l'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible...) lumineuse, d'un télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant...) qui récoltera l'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation...) rétrodiffusée par les particules rencontrées, et d'une chaîne (Le mot chaîne peut avoir plusieurs significations :) de traitement qui quantifiera le signal reçu.

Principe de la mesure Lidar

Le laser émet une onde lumineuse. Elle interagit avec les différents composants qu’elle rencontre. Une partie de cette onde est rétrodiffusée et collectée par le télescope. À partir de cette composante rétrodiffusée, on peut alors déduire des informations quant au diffuseur (sa concentration par exemple) et sa distance par rapport au système de mesure.

Lors de la propagation de l’onde émise par le lidar, on peut envisager deux types de diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de...) par les composants rencontrés :

  • Une diffusion élastique : elle se produit sans échange d’énergie entre les photons incidents et la molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui...) rencontrée. Le photon (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction...) est alors diffusé sans changement de fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un...). C’est le cas de la diffusion Rayleigh (La diffusion Rayleigh est un mode de diffusion des ondes (par exemple électromagnétiques ou...) (lorsque la taille du diffuseur est largement inférieure à la longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus...) d’onde utilisée) ou de celle de Mie (lorsque la taille du diffuseur est du même ordre de grandeur que la longueur d’onde utilisée).
  • Une diffusion inélastique, beaucoup plus faible, appelée aussi diffusion Raman. Celle-ci est à l’origine d’un décalage de la fréquence de l’onde incidente νr. Les photons sont alors diffusés selon 2 fréquences : ν0 + νr (décalage vers les hautes fréquences - correspond aux raies appelée « raies anti-Stokes ») et ν0 − νr (décalage vers les basses fréquences - correspond aux raies appelées « raies Stokes »). Ce décalage de fréquence est caractéristique de la molécule rencontrée et permet donc de la discriminer.
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