Introduction
Aujourd’hui, la technologie du Lidar se trouve partout. Initialement développée au début des années 1960, elle a suivi de près l’invention de laser. Employée par la NASA lors de l’expédition lunaire d’Apollo 15 pour cartographier la surface de la lune, elle a donné un aperçu de son potentiel. Depuis, des capteurs Lidar se trouvent partout depuis des véhicules autonomes, de la robotique, des drones, de la cartographie, et des villes intelligentes.
L’inclusion du Lidar dans les smartphones d’Apple et les iPad Pro, prévue par le fabricant pour renforcer la capacité de photographier dans des conditions compliquées telles que pauvres en éclairage, ou plus simplement le repérage du sol, a inspiré des sociétés comme Ikea et Microsoft d’en profiter en créant des apps à base de Lidar. Une nouveauté, de start-up californienne, Polycam, entre autres, permet le scannage d’espaces et d’objets en 3D. Cette dernière application est en 2024 la plus flexible disponible.
Évidemment la grande discussion en ce moment est de savoir si les fonctions de l’art seront intégrées dans les portails des plus grandes applications ou si elle fonctionnera rond comme module indépendant. C’est exactement le problème de l’emploi de Polycam. À ce sujet on peut se rappeler du Dolby qui au début était une application indépendante avec même des modules physiques indépendants et qui finalement a été intégré dans à peu près tous les systèmes d’enregistrement du son. C’est typiquement la même chose avec le lidar.
Transport
Dans les véhicules, les Lidars peuvent être considérés comme essentiels puisqu’ils créent une cartographie précise d’un environnement en perpétuel mouvement et sécurisent le déplacement d’un véhicule en temps réel. On peut citer des acteurs comme Velodyne et Ouster qui développent des capteurs pour les véhicules autonomes, Innoviz centré sur des capteurs plus compacts, Luminar Technologies avec des éléments pour mieux voir dans des conditions à faible éclairage, LeddarTech spécialisé dans la fourniture de données précises et fiables aux conditions météorologiques diverses, AEye dont les capteurs sont conçus pour détecter et tracer des objets dans des situations variables, ou Valeo qui développe des capteurs spécifiquement pour les véhicules autonomes.
Néanmoins ici aussi la question du coût d’embarquement de la technologie et d’accompagnement par des programmes dédiés dans le système général d’exploitation de la navigation se pose. Et très nettement Elon Musk par exemple a pris position contre le Lidar, car il essaye de réduire les coûts de production de ses véhicules. Pour les grands amateurs de Lidar, comme c’est le cas de notre site, nous pensons que c’est une erreur technologique et de management de le tenter de le supprimer et que le repérage par laser embarqué est nécessaire dans la navigation automatique.
Robotique
Dans la robotique, le Lidar permet
- l’évitement des obstacles, principalement par repérage des surfaces planes (routes), verticales (obstacles, fixes, en mouvement),
- de détecter et reconnaitre des objets, même s’ils sont partiellement cachés,
- la localisation repérée en détail pour pouvoir se mouvoir dans des espaces et de (re)venir à un point précis,
- la perception et la manipulation en 3D, permettant d’effectuer des tâches complexes comme saisir des objets, naviguer dans des espaces serrés, et de faire des manipulations complexes avec dextérité.
On le retrouve dans des bras robotiques, des robots de livraison, d’inspection, et même pour des missions de recherches et sauvetage.
Ici aussi l’optimisation des coûts va recentrer le débat sur l’implémentation du laser embarqué et ses conséquences en termes de prix de revient des systèmes. La raison imposera aussi cet usage pour la sécurité des usagers et du public.
Villes Intelligentes
Le Lidar se trouve répandu dans les villes intelligentes, notamment pour:
- la gestion du trafic pour l’optimisation des feux de signalisation et la vitesse autorisée pour éviter des bouchons, ajuster le prix des parkings, et planifier la maintenance des routes,
- la sécurité du public en supervisant le flux des piétons, des véhicules, et autres objets dans des espaces publics, permettant l’identification de dangers potentiels et de rapidement répondre à des urgences,
- la surveillance des infrastructures tels les ponts ou les bâtiments afin d’identifier des défauts et autres dégâts pour la priorisation de la maintenance et évitant des réparations coûteuses.
- la supervision environnementale pour contrôler la qualité de l’air, de l’eau, et la végétation.
Cette distribution dans l’environnement pose la question similaire à celle de l’Internet of Things IoT. Le nombre de points à mesurer pouvant excéder les budgets à disposition, ce qui peut se comprendre à court et moyen terme. Il faudra donc prioriser les actions et agir en temps réel et d’abord équiper en captage et gestion 3D les nœuds principaux du système. Un plan directeur de déploiement sera nécessaire pour gérer les étapes d’investissement.
Drones
L’utilisation du Lidar dans des drones permet la cartographie autant à l’intérieur qu’à l’extérieur et peut être utilisée pour l’archéologie, la construction, les sauvetages, les exploitations minières, ou la surveillance.
La question du management de l’investissement dans des missions ciblées est moins difficile à gérer, puisque c’est la mission qui est décidée en fonction des budgets et que donc l’équipement peut suivre.
Agriculture
Dans l’agriculture, le Lidar peut fournir des données précises sur l’état des champs et la culture à chaque étape pour l’optimisation des statistiques de la récolte et permettre aux producteurs d’atteindre leurs buts par le biais des analyses topographique et la prévision de la qualité de la terre.
Dorénavant, il est beaucoup plus facile de catégoriser les cultures alimentaires selon leurs caractéristiques et de trouver les meilleurs emplacements: ce qui croît bien dans tel champ agricole ne sera pas forcément pareil dans un autre endroit.
Les gains d’efficience dans l’agriculture sont notables, et pourraient s’intégrer dans le plan de réduction des agents chimiques de notre production alimentaire. Ce ciblage technologique, par laser entre autres, permettrait de remettre les points de vue opposés actuels en accord. Ce qui éviterait par exemple tous les conflits actuels, surtout en Europe entre nouvelle norme et contrainte de production. Dans ce clivage entre producteurs agricoles et législateur, la technologie pourrait donc permettre de trouver un moyen terme harmonieux. Le législateur pourrait prendre en charge les passerelles de financement et d’intégration des nouvelles technologies afin de montrer la voie.
Astronomie
En astronomie, la cartographie de Mars a pu être réalisée grâce au Lidar. Le Phoenix Lander de la NASA a même réussi à détecter ainsi de la neige. C’est aussi le Lidar qui a permis de découvrir que la Lune s’éloignait de la Terre à raison de 3.8 centimètres par an en mesurant le temps que la pulsation du laser prenait pour faire l’aller-retour entre les deux astres.
Atmosphère et Météorologie
Le Lidar est utilisé pour étudier les gaz atmosphériques, les aérosols, et les nuages et d’en faire une estimation précise de la densité de ceux-ci et de la composition de l’atmosphère. Il est particulièrement adepte à l’identification de polluants comme le CO2, le dioxyde de soufre, et le méthane. Le Lidar Doppler mesure la vitesse du vent. Ces éléments sont utiles pour les prévisions du temps.
Gestion du territoire et écologie
- L’utilisation du Lidar topographique et du Lidar bathymétrique permet l’expertise des côtes en juxtaposant les données.
- Les informations topographiques relevées par le Lidar permettent de faire des simulations en cas d’inondations lors de la construction de bâtiments, de routes, et des berges.
- La technologie Lidar a un rôle prépondérant pour mesurer le niveau des glaciers. Ces données informent les experts de la quantité de la fonte de la glace et les implications de celle-ci pour le reste de la planète.
- Bien qu’il soit difficile d’obtenir des informations manuellement sur l’écologie des forêts, le Lidar permet de collecter énormément de données sur la faune et la flore, lesquelles peuvent être employées par les écologistes pour la conservation.
- A ceci, on peut rajouter la surveillance des dunes, des prédictions de tsunamis, de l’absorption de carbone par la forêt, des glissements de terrain, des tornades, de la déforestation, de la planification des énergies douce (solaire, éoliennes).
Il est très intéressant de noter que d’immenses programmes européens sont mobilisés pour ces mesures par laser, notamment en géologie et en suivi des modifications du terrain des grands territoires. Les universités suisses sont extrêmement impliquées dans ces programmes et figurent également dans les pilotes de leur introduction sur un spectre encore plus large. Noter par exemple l’intervention de l’Université de Lausanne dans ce domaine par de sa faculté de géologie.
Forces de l’Ordre
Les forces de l’ordre utilisent le Lidar :
- pour enregistrer des accidents et des scènes de crimes
- pour la médecine légale avec le scannage laser en 3D
- dont le développement de la technologie 3D va permettre de relever des empreintes digitales directement en éliminant la nécessité de saupoudrage
- pour les radars, et notamment les radars mobiles
- pour la reconnaissance des plaques minéralogiques des véhicules
Exploitation Minière
Dans l’exploitation minière, on développe des méthodes d’exploration du pétrole et du gaz. Il peut également calculer les volumes de minerais de façon précise. L’analyse de la structure de la mine évite qu’elle s’effondre.
Imagerie
Pour l’imagerie, le Lidar permet de reconnaître des gestes pour opérer des éléments tels le système d’infodivertissement d’une voiture ou d’un jeu. A distance, il peut reconnaître des personnes, améliorant ainsi la sécurité dans des endroits comme des aéroports. Dans un temps pas trop lointain, on pense qu’il pourra interpréter le langage du corps et notamment la lecture sur les lèvres.
Médecine
En médecine, le Lidar a été employé pour diagnostiquer des tumeurs cancérogènes.
Conclusion
Ces exemples ne sont pas exhaustifs, et la mesure par points Lidar ne cesse d’avoir de nouvelles applications. Nous pouvons citer l’industrie des loisirs, du tourisme, du Jeu électronique, et même des usages militaires. Nous nous réjouissons de découvrir les nouveautés de demain. Une chose est certaine, le Lidar a un bel avenir devant lui. C’est la raison pour laquelle il faut se familiariser de plus en plus avec ses usages dans les secteurs professionnels qui seront positivement bousculés dans un avenir très proche. SwissLidar vous y accompagne !
