Comprendre le LiDAR HD, une nouvelle brique de la transformation numérique des territoires

Swann Lamarche est chef de projet LiDAR HD à l’Institut national de l'information géographique et forestière (IGN), chargé du déploiement du programme national de cartographie 3D haute définition du territoire français.

Longtemps réservé à des usages experts, le LiDAR change aujourd’hui d’échelle. Avec le programme LiDAR HD, l’Institut national de l'information géographique et forestière (IGN) a engagé, pour la première fois, une cartographie 3D fine et homogène de l’ensemble du territoire national.

Derrière cet acronyme technique – issu de l’anglais Light Detection And Ranging – se cache une technologie de mesure du territoire par laser. Depuis un avion équipé d’un capteur, des impulsions lumineuses sont envoyées vers le sol ; leur temps de retour permet de calculer avec précision l’altitude des surfaces. Ces mesures servent ensuite à produire des modèles 3D détaillés du relief, des bâtiments et de la végétation. Elles constituent aujourd’hui une brique essentielle des systèmes d’information géographique (SIG) et des futurs jumeaux numériques territoriaux.

Pour les collectivités, l’enjeu dépasse largement l’innovation technologique. Le LiDAR HD ouvre des perspectives pour la prévention des risques, l’aménagement du territoire, la transition écologique ou encore la planification énergétique. Encore faut-il que les territoires s’approprient cette nouvelle infrastructure de donnée.

Un nouveau référentiel 3D pour comprendre le territoire

Conduit entre 2021 et 2027 pour un montant estimé à près de 60 millions d’euros, le programme LiDAR HD vise à constituer un référentiel 3D homogène et ouvert couvrant progressivement l’ensemble du territoire national.

Le principe est le suivant : un avion équipé d’un capteur laser survole le territoire. Chaque impulsion lumineuse envoyée vers le sol revient vers le capteur ; le temps de retour permet de calculer précisément la distance et donc l’altitude. Résultat : des milliards de points géolocalisés composent un nuage 3D d’une très grande précision.

Le programme LiDAR HD fournit plusieurs jeux de données complémentaires :

• un nuage de points classifié (sol, végétation, bâtiments) ;
• un modèle numérique de terrain, représentant le sol « nu » ;
• un modèle numérique de surface, incluant bâtiments et végétation ;
• un modèle numérique de hauteur, calculé à partir de la différence entre ces deux modèles.

Juxtaposées, ces données permettent de reconstruire le territoire en trois dimensions et d’en analyser finement les reliefs, les volumes et les hauteurs.

Certaines collectivités ou opérateurs publics utilisaient déjà ponctuellement des données LiDAR pour leurs projets. Cette initiative marque un changement d’échelle. Pour la première fois, un socle de données standardisé est mis à disposition au niveau national.

Inondations, routes, forêt : des usages très opérationnels

Plusieurs usages émergent dans les politiques publiques territoriales :

Prévention des inondations.

Dans le cadre des Programmes d’action de prévention des inondations (PAPI), les collectivités mobilisent les modèles LiDAR pour simuler l’impact d’une crue et tester l’efficacité d’aménagements hydrauliques, comme des digues, avant même leur construction. Dans le Pas-de-Calais, après plusieurs épisodes majeurs d’inondation, les données LiDAR ont ainsi été intégrées aux modèles hydrauliques locaux afin d’améliorer la compréhension des écoulements et de renforcer la robustesse des scénarios d’aménagement.

Aménagement et infrastructures.

Dans les territoires de montagne, la connaissance fine du relief constitue un enjeu majeur pour la planification des infrastructures. Le Conseil départemental des Alpes-Maritimes mobilise par exemple ces données pour analyser les contraintes topographiques et faciliter la préparation de certains aménagements routiers ou forestiers.

Gestion forestière et incendies.

Le LiDAR permet également d’analyser la structure de la végétation et d’estimer la biomasse forestière. L’Office national des forêts (ONF) exploite ces données pour mieux caractériser les massifs forestiers, tandis que certains services départementaux d’incendie et de secours les utilisent pour analyser l’accessibilité des zones boisées en cas de feu.

Cadastre solaire.

Grâce à la modélisation fine des toitures – surface, pente, orientation – et à l’analyse des ombrages, les collectivités peuvent développer des cadastres solaires très précis afin d’estimer le potentiel photovoltaïque de leur parc bâti et d’orienter leurs politiques de transition énergétique.

Gestion du littoral.

La combinaison des données terrestres produites par l’IGN avec celles du Service hydrographique et océanographique de la Marine (SHOM) permet de construire des modèles continus terre-mer. Ces modèles facilitent l’analyse des phénomènes de submersion marine et du recul du trait de côte, des enjeux majeurs pour de nombreux territoires.

Une brique essentielle des jumeaux numériques territoriaux

Au-delà de ses usages sectoriels, le LiDAR HD constitue une base pour les futurs jumeaux numériques territoriaux.

Un jumeau numérique vise à représenter un territoire en trois dimensions et à y connecter différentes couches d’information : occupation du sol, réseaux, données environnementales, simulations hydrauliques ou énergétiques. Dans cette architecture, le LiDAR fournit la structure géométrique de référence sur laquelle viennent s’appuyer les autres informations.

Pour que ces usages se développent, l’interopérabilité constitue un enjeu majeur. Les données LiDAR HD sont accessibles en open data sur le portail dédié de l’IGN (lien externe, nouvelle fenêtre).

Son exploitation suppose toutefois des capacités de traitement et des compétences techniques spécifiques. Afin d’accompagner les collectivités dans cette appropriation, l’IGN a mis en place plusieurs dispositifs :

• des webinaires nationaux ;
• des communautés d’échanges sur la plateforme « Expertises territoires » ;
• des journées techniques régionales destinées aux élus et aux équipes opérationnelles.

 Conclusion, l’enjeu n’est plus seulement la donnée… mais son appropriation par les territoires

Financé majoritairement par l’État, avec la participation de régions, départements et métropoles, le programme LiDAR HD a intégré les collectivités dès leur participation financière au programme. Celles-ci ont contribué à définir la priorisation des zones couvertes.

L’enjeu se situe désormais dans la mise à jour des données. Le territoire évolue : urbanisation, nouvelles infrastructures, évolution du trait de côte. Faut-il actualiser certaines zones plus fréquemment ? Comment mutualiser les coûts ? Quels compromis trouver entre précision des acquisitions et soutenabilité budgétaire ?

L’IGN encourage les collectivités à partager leurs retours d’expérience afin d’alimenter la réflexion sur le futur modèle de mise à jour. Des initiatives locales, comme celles menées en Vendée pour intégrer des acquisitions préexistantes au programme national, illustrent cette dynamique collaborative.

Plus largement, le LiDAR HD marque l’émergence d’une nouvelle infrastructure de connaissance du territoire. Pour les collectivités, l’enjeu est désormais de s’en saisir : l’intégrer dans les systèmes d’information géographique, l’exploiter dans les projets d’aménagement ou de gestion des risques, et contribuer collectivement à son évolution.

Le LiDAR HD constitue une nouvelle infrastructure de connaissance du territoire. Son potentiel dépendra désormais de la capacité des collectivités à l’intégrer dans leurs systèmes d’information, à partager leurs retours d’expérience et à contribuer à la réflexion collective sur la mise à jour des données.