Générer des modèles numériques de terrain (MNT) à partir de modèles numériques de surface (MNS)
Contexte du projet
Un modèle numérique de terrain, ou MNT, est une représentation de la surface d’un terrain ou d’une planète, créée à partir des données d’altitude du terrain. Il ne prend pas en compte les objets présents à la surface du terrain tels que la végétation et les bâtiments. Il est en cela différent du modèle numérique de surface (MNS), description altimétrique du sol et des objets qui l’occupent.
Bulldozer est un outil permettant de générer des MNT à partir de MNS, semblables à ceux générés par l’outil de photogrammétrie CARS. Le produit Bulldozer a pour objectif de modéliser le sol en supprimant tous les éléments de sursol (végétation, bâtiments, etc.) présents dans le MNS.
Les MNT ont différentes applications, notamment :
- La simulation d'écoulement d'eau (modèles hydrodynamiques),
- La reconstruction 3D urbaine ou Level Of Detail (LOD),
- L'aide à la classification : ils peuvent notamment aider à distinguer la végétation haute et la végétation basse,
- La génération d'ortho-images,
- La détection de changements.
Bulldozer viendra aussi répondre aux besoins de la mission CO3D (Constellation Optique en 3D), qui a pour objectif de cartographier le globe en trois dimensions depuis une orbite basse pour répondre aux besoins des secteurs public et privé. Les quatre satellites CO3D, qui seront lancés en milieu d’année 2025, produiront ainsi le MNS de la surface terrestre émergée. En conséquence, il faudra traiter l’arrivée d’une grande volumétrie de donnée.
L’outil Bulldozer a été conçu de façon à pouvoir passer à l’échelle et gérer la production de tuiles MNT au fur et à mesure de l’arrivée des dalles MNS. Sa capacité à interpoler dans les MNS des zones de 'nodata' (zones d’eau pour lesquelles la corrélation est impossible, zones nuageuses, etc.) sera utilisée dans le cadre de la mission CO3D, afin de produire des MNS totalement rebouchés.
Il fonctionne également avec d’autres capteurs, que ceux-ci soient satellites (Pléiades, Pléiades Neo, SPOT, etc.), LiDAR, ou aériens. Il suffit de fournir en entrée de l’outil un MNS au format matriciel (raster).
Méthode
Contrairement à un grand nombre de méthodes d’extraction de MNT, Bulldozer ne requiert pas de carte de sursol ou d’autres données exogènes (masque d’eau, etc.). Il peut cependant prendre de manière optionnelle un masque de sol afin de produire un MNT de meilleur qualité.
Bulldozer repose sur le principe de simulation de chute de drap. Le concept simplifié est le suivant : on retourne le MNS fourni en entrée après l’avoir « nettoyé » en filtrant les zones bruitées, puis on fait chuter un drap dessus et on applique une tension afin d’éviter que le drap s’enfonce dans les creux du MNS. Après un certain nombre d’itérations, le drap obtenu modélise assez fidèlement le sol sur la scène. On retourne alors ce drap afin d’obtenir le MNT résultant.
Animation illustrant la différence MNS/MNT sur une zone de Toulouse
Licence d’utilisation
Bulldozer est disponible en open-source sous une licence non-contaminante (Apache V2).
Références
