Modèle numérique de terrain

Définition

Un Modèle Numérique de Terrain (MNT) est une représentation de la topographie (altimétrie et/ou bathymétrie) d'une zone terrestre sous une forme adaptée à son utilisation par un ordinateur.

En cartographie 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 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 en images de synthèse du terrain,
• de déterminer une trajectoire 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.

Exemple de MNT

Construction

L'acquisition peut se faire de plusieurs manières :

• par interférométrie radar.
• par stéréoscopie à partir de couples d'images aériennes ou prises par satellite.
• par numérisation des courbes de niveau d'une carte.
• par saisie directe des coordonnées (x, y, z) des points du terrain, mesurées par triangulation (par des géomètres) ou lasergrammétrie (technique permettant de capturer les coordonnées d'un point en x,y,z au moyen d'un laser)
• Par système laser 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 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 sous forme d'un MNT, bien que les coûts liés à l'acquisition de l'information d'altitude soient relativement élevés. Cela permet d'utiliser ces SIG pour des applications comme le calcul d'implantation d'infrastructures de transport (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 à l'altitude du terrain sur lequel ils sont situés. Les modèles numériques de terrain trouvent également une application en sciences de la terre, pour l'analyse quantitative de la morphologie, qui peux renseigner le chercheur sur la présence d'un signal tectonique, climatique ou lithologique.

Disponibilité

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 (DEM ASTER, SRTM-1, SRTM-3, SRTM30, MOLA MEGDR), la NIMA (SRTMs) et l'USGS (DEM SDTS, 1 degré, 7.5 minutes, NED, GTOPO30).

Mais le nombre 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 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).

Utilisation du MNT dans l'observatoire

L'application Carto dynamique utilise le modèle numérique de terrain de la Nasa : le SRTM ou Shuttle Radar Topography Mission. Cette appellation fait référence à des fichiers matriciels et vectoriels topographiques fournis par deux agences états-uniennes : la NASA et la NGA (ex-NIMA). Ces données altimétriques ont été recueillies au cours d'une mission de 11 jours en février 2000 par la navette spatiale Endeavour (STS-99) à une altitude de 233 km en utilisant l'interférométrie radar.