Potree web

(TU Wien - Autriche)

La solution de visualisation de nuages de points développée par Markus Schuetz (chercheur au TU Vienne - computer vision) est la plus efficace au monde pour diffuser de gigantesques volumes de données : centaines de milliards de points, terrabytes de données. Performances inégalées à ce jour.

De nombreux logiciels commerciaux se basent sur potree (Flai, Pointly, Vercator), Lidar360, Vision Lidar 360, Kickthemap, etc.

Démo géoportail SITN : https://sitn.ne.ch/lidar

300 milliards de points

Utilisation intensive au SITN

Le SITN contribue à son évolution sur les concepts et sur le financement

• Open source
• Hyper performant
• Simple à mettre en place
• Offre des fonctions de mesures avancées (profils 3D et 2D)
• Format potree hyper efficace
• Conversion hpyer rapide
• Support format COPC

• Nécessite des compétences avancées pour customiser

Copc viewer

(Hobu - USA)

Solution de visualisation du format cloud optimized pointcloud développé par Hobu (qui a développé COPC). Tout le relevé LiDAR USA peut être accédé en format COPC avec ce viewer ou Potree

Démo : https://usgs.entwine.io/ 

• Open source
• Simple d'utilisation
• Fonctions intéressantes d'analyse
• Support format COPC

Cesium

(Bentley - USA)

Cesium est une plateforme 3D proche de Google earth. Elle permet d'intégrer toutes sortes de données 3D, images, vecteurs et pointcloud sur un globe virtuel. C'est un des système les plus utilisés au monde. Ils ont des collaborations avec les plus grands groupes : Google, Unreal, Unity, ... Cesium a récememment été racheté par Bentley, un autre mastodonte de la 3D. 

Démo : https://sandcastle.cesium.com/ 

• Partiellement open source
• Fonctionnalités très complètes
• Pionnier sur des  standards comme les 3D tiles
• Permet des visualisations de données massives

• Partiellement open source, parfois pas clair ce qui est open source ou pas
• Evolution open source garantie ?
• C'est pas un simple viewer de données LiDAR

Giro 3D

(Oslandia - France)

Un framework polyvalent pour visualiser les données géospatiales dans le navigateur, dont des nuages de points.

Démo : https://giro3d.org/latest/examples/ 

• open source
• fonctions avancées
• support du standard COPC

• Nécessite des compétences en développement pour mettre en place

Description

Potree Desktop est exactement le même produit que Potree Web mais compilé pour fonctionner sur PC ou MAC en version standalone. Ce produit est un phénoménal viewer extrêmement efficace. On peut visualiser des données en local (drag&drop de fichiers dans le viewer) ou sur internet. Il supporte la visualisation de centaines de milliards de points

Démo 

• Open source
• Hyper performant
• Simple à mettre en place
• Offre des fonctions de mesures avancées (profils 3D et 2D)
• Support format COPC

• Je cherche

Nubigon est un super outil de visualisation. Il offre plus de fonctions de visualisation que d'analyse. Il permet de faire de superbes rendus et animations de nuages de points et les combiner avec d'autres types de données

Démo 

• Fonctions avancées de visualisation
• Rendus et animations assez spectaculaires
• Occlusion ambiante, X-ray, etc.

• Pas gratuit

Fugro Viewer est un visualisateur gratuit (pas open source) très  simple et pratique de nuages de points 

Démo

• Facile à utiliser
• Gratuit

• Fonctions simples

Trimble connect est un visualisateur assez puissant de données 3D dont les nuages de points qui peuvent être combinées avec des données CAO, 3D, ...

Pour les nuages de points, Trimble connect utilise le format Potree.

Démo

• Fonctions avancées de visualisation
• Gratuit

Terrascan est certainement la solution de traitement de nuages de points la plus complète du marché. Terrascan est développé depuis > 30 ans. La plupart des grands producteurs de données et grands comptes utilisent Terrascan pour gérer et traiter les données LiDAR. Il offre une palette inégalée de fonctions, de très nombreux algorithmes de classification et segmentation. Pour LiDAR aérien, mobile et nuages de points photogrammétriques.

Produit principal du SITN pour gérer et traiter ses données LiDAR depuis 20 ans.

• Richesse fonctionnelle inégalée
• Excellent rapport qualité-prix
• Performances
• Faciles à automatiser des routines sur un projet avec des macros (sans programmation)
• Excellent support
• Evolution rapide avec des dizaines de versions par année
• Intègre les demandes des utilisateurs
• Supporte tous les formats importants

• Pas encore d'intégration de l'IA dans les algorithmes, sûrement pour bientôt

• Outil de base pour comparer 2 nuages de points
• Richesse fonctionnelle
• Algorithmes uniques issus de la recherche

• Automatisation partielle avec Python

• Richesse fonctionnelle
• Performances

• Prix

Lastools est une suite de programmes exécutables complète avec 55 modules qui couvrent la compression, la conversion, la classification, le filtrage, la génération DTM-DSM et autres produits, le pre-processing, le contrôle qualité et la visualisation. Les modules peuvent être achetés séparément ou en bloc, voir site internet pour la liste des prix. Une partie des modules sont open source. Laslook est une nouvelle interface visuelle pour compléter ou faciliter l'utilisation en lignes de commandes.

• Richesse fonctionnelle avec 55 modules
• Permet un contrôle très pointu des données
• Bonnes performances
• Facilité d'utilisation et programmation en lignes de commandes
• Fonctionne sur windows et linux
• Facile à automatiser pour de gros projets
• Disponible sour forme de plugin pour Qgis, ArcGIS et FME

• Destiné en priorité à des utilisateurs experts LiDAR qui souhaitent un contrôle total des données et réaliser des traitements complexess

Orbit était un produit développée par une société Belge spécialisée dans le traitement des données LiDAR mobile. Solution extrêmement riche et complète. Bentley a racheté Orbit et intègre désormais cela dans son portfolio pour les nuages de points

Pas utilisé au SITN, juste assisté à quelques démos.

• Richesse fonctionnelle
• Solution de publication web très avancées
• Extraction automatique d'informations des nuages de points (panneaux, signalisation, marquage, ...)

• Complexité d'apprentissage
• Prix

Solution extrêmement complète pour traiter des données LiDAR et en extraire automatiquement des informations. Très spécialisé sur le traitement de données du LiDAR mobile pour les besoins routiers.

Basé sur Microstation de Bentley

Pas utilisé au SITN, juste assisté à quelques démos.

• Richesse fonctionnelle

• Système de licence 
• Prix à l'intensité d'utilisation
• Prix relativement élevé

Solution extrêmement complète pour traiter des données LiDAR et en extraire automatiquement des informations. 

Développé depuis 2006.

Existe en standalone ou intégré dans ArcGIS, QGIS.

Pas utilisé au SITN, juste assisté à quelques démos.

• Richesse fonctionnelle

• Prix relativement élevé

Solution extrêmement complète pour traiter des données LiDAR et en extraire automatiquement des informations. Une version est spécialisé sur le traitement de données du LiDAR mobile pour les besoins routiers et une autre sur les données du LiDAR aérien.

Pas utilisé au SITN, juste assisté à quelques démos.

• Richesse fonctionnelle
• Algorithmes basé sur l'IA en plus des algorithmes classiques

• Nécessite de passer par un format propriétaires
• Prix relativement élevé

Solution extrêmement complète pour traiter des données LiDAR et 3D et en extraire automatiquement des informations. 

Pas utilisé au SITN, juste assisté à quelques démos et testé les versions d'évaluation.

Très utilisé par les bureaux de géomètres

• Richesse fonctionnelle
• Intégration de toutes sortes de données 3D
• Tous les outils d'analyse de terrain utiles pour les géomètres et ingénieurs

• Prix relativement élevé

Description

Plateforme cloud et IA assez bluffante pour traiter, classifier, segmenter les nuages de points. 

Le SITN a largement utilisé Flai pour le rapid mapping LiDAR après la tempête de la Chaux-de-Fonds : classification automatique, détection des troncs, etc.

A noter que la visualisation se base sur Potree

• Grand nombre de fonctions
• Facile à utiliser
• Peut travailler dans le cloud ou en local
• La puissance de l'IA et du cloud combinée
• De nombreux modèles IA sont disponibles
• Prix bon marché pour 

• Les désavantages d'une plateforme
• Conditions d'utilisation assez compliquées et pas toujours limpides
• Uploader les données pour traitement n'est pas idéal
• Le prix qui dépend du volume de données
• Pas cool pour les "old school" qui aiment bien avoir un logiciel en local avec un contrôle total des données et traitements

Plateforme concurrent de Flai

Pas testé par le SITN mais semble proposer les mêmes fonctions

• A priori idem (à tester)

• A priori idem (à tester)

Description

QGIS est le leader des logiciels SIG open source. Son développement de ces dernières années a été phénoménal. 

Depuis quelques années, suite à 3 campagnes de crowdfunding (auxquelles le SITN a activement participé) le support des pointclouds est devenu très riche est intéressant. 

C'est développé par North Road - Nyall Dawson (NZ), Lutra Consulting (UK) et Hobu (US - COPC, pdal)

SITN utilise de plus en plus. Nous avons 400 postes installés sur Qqis pour l'administration.

• Intégration dans QGIS
• Support du format QGIS
• Fonctions de plus en plus avancées : visalisation 2D et 3D, profils, traitements (pdal), édition, ...
• Gratuit
• Open source
• Développement rapide

Excellent plugin complémentaire pour QGIS 

Offre de nombreuses fonctions d'analyses des nuages de points, essentiellement en mode grilles. Fonctions issues de la recherche.

• Prix attratif
• Intégration QGIS

Excellent plugin complémentaire pour QGIS. Offre des algorithmes de visalusation qu'on ne trouve nulle part ailleurs (ombrage archéologique) 

C'est pour travailler avec des données LiDAR en mode grille (raster) 

• Gratuit
• Facile à utiliser
• Hyper bien documenté

• Performances parfois optimisables pour de très gros fichiers

• Richesse fonctionnelle
• Ergonomie de la solution
• Possibilité d'automatisation

• Manque encore le support natif des formats LAZ et COPC
• Prix élevé
• Système de licence par utilisateur nommé

Description

Rhino est un des nouveaux leaders dans le domaine de la CAO 3D et la conception paramétrique. Il permet de faire de la modélisation avancée et des rendus impressionnants.

Rhinoterrain a développé 4 plugins pour Rhino dont Rhinoterrain et Rhinopointcloud pour intégrer au mieux les nuages de points dans le moteur Rhino.

• Richesses fonctionnelle si combiné avec les modules supplémentaires
• Outil bien connu des architectes
• Puissance de Grasshoper pour l'automatisation

• Nécessite de maîtriser Rhino
• Complexité d'apprentissage
• Prix élevé si on doit prendre tous les modules supplémentaires

MicroStation est un puissant outil de création de modèle 2D ou 3D, paramétrique ou non. 

De nombreux logiciels LiDAR sont basés sur le moteur Microstation (Terrascan, Topodot, ...). Par ailleurs Bentley propose une gamme impressionnante de solutions pour travailler avec des nuages de points dont la suite Itwin et Orbit. Par ailleurs Bentley a racheté Cesium ce qui les place très bien en matière de publication 3D

• Richesse fonctionnelle
• De nombreux modules
• Connu dans le monde du génie civil
• Traitement de gros volumes de données
• Rapidité

• Complexité d'apprentissage
• Prix
• Système de licence par utilisateur nommé
• Amendes en cas de surutilisation

Un ou sinon le leader dans le monde de la CAO - Autocad et BIM - Revit, on ne présente plus Autodesk.

Recap est leur solution pour le traitement des nuages de points

• Richesse fonctionelle
• Nombreux modules
• Connus des architectes et des ingénieurs 

• Ne supporte pas bien les standards pour les formats LiDAR en promouvant ses propres formats
• Complexité d'apprentissage
• Prix
• Systèmes de licences par utilisateur nommé

Blender est un des logiciels 3D les plus puissants du marché. Il est open source. Il est utilisé aussi bien pour des rendus d'images que faire des films d'animation complets. 

Il y a de plus en plus d'utilisateurs SIG qui utilisent Blender pour faire des rendus impressionnants à partir de données LiDAR

Le SITN utilise beaucoup blender pour les MNT, MNS, calculs d'occlusion ambiantes, rendus cartographiques 

• Open source
• Puissance 3D exceptionnelle

• Complexité d'apprentissage

lidR est un librairie R pour la manipulation et la visualisation de données de balayage laser aéroporté (ALS), avec un accent sur la recherche et le développement pour les applications forestières et écologiques. Le package est entièrement open source et est intégré dans l'écosystème géospatial R.

• Open source
• basé sur les besoins forestiers
• Issu de la recherche

• Nécessite des compétences R

PDAL est une bibliothèque C++ permettant de traduire et de manipuler des données de nuages de points. Elle ressemble beaucoup à la bibliothèque GDAL qui gère les données matricielles et vectorielles. 

• Open source

• Nécessite des compétences de base de développement

• Open source
• Idéal pour les applications forestières
• Issus d'une thèse de doctorat

• Nécessite des compétences de base de développement
• Tourne sur Matlab ou Octave 

Description

Cette spécification définit un format ouvert qui permet à différents outils matériels et logiciels LIDAR de générer des données dans un format commun.

C'est un standard de fait

C'est un standard (norme) du consortium OGC (Open geospatial Consortium)

• Standard de fait et norme reconnue et établie depuis > 10 ans
• Supporté dans la très grande majorité de logiciels
• Supporte des attributs utilisateurs
• Pas de perte dans le stockage 

• pas d'indexation
• manque quelques attributs en standard (groupe, normales)

• Supporté dans la très grande majorité de logiciels
• Supporte des attributs utilisateurs
• Pas de perte dans le stockage 

• pas d'indexation
• manque quelques attributs en standard (groupe, normales)

Ce format est un format LAZ cloud optimisé, indexé pour améliorer les performances de visualisation. Il a été développé par la société Hobu Inc. 

Toutes les données du SITN ont été converties dans ce format qui permet à la fois l'archivage efficace et la visualisation performante. C'est le format privilégié par QGIS. 

• Utilisé pour la diffusion des données LiDAR de tous les USA
• Efficace en archivage et en visualisation
• Format génial dans son concept puisque basé sur LAZ

• Je cherche

Un Cloud Optimized GeoTIFF (COG) est un fichier GeoTIFF normal mais qui peut être hébergé sur un serveur de fichiers HTTP, avec une organisation interne qui permet des flux de travail plus efficaces sur le cloud. Pour ce faire, il exploite la capacité des clients qui émettent des requêtes HTTP GET à demander uniquement les parties d'un fichier dont ils ont besoin. 

Il peut aussi parfaitement bien être utilisé en local à la place d'un GeoTIFF standard. . Il permet de gérer des photos aériennes et des données LiDAR (MNT, MNS, MNC) et de très gros volumes 1 TB sans problème.

• utilisé pour la diffusion des données du SITN
• utilisé pour la diffusion des données Swisstopo (orthophotos, cartes nationales, LIDAR - MNT-MNS)
• efficace pour la diffusion  via le web
• Gère les pyramides
• Compression recommandée (deflate) meilleur rapport vitesse, compression
• Supporté dans la plupart des logiciels QGIS, FME, ... 

• Je cherche

Permet de générer une indexation 3D (en général des voxels) pour une visualisation très performantes, indépendantes des volumes de données.

démo sur géoportail du SITN

Ces 2 algorithmes permettent de faire ressortir la 3D d'un nuage de points en intégrant un ombrage ou une occlusion ambiante - lancé de rayons (souvent simplifiée) 

démo sur géoportail du SITN

La classification des données LiDAR consiste à regrouper les points par classes : sol, végétation, toits, façades, lignes aériennes., voitures.

Les algorithmes sont soit classique, en utilisant la géométrie, intensité des points ou sur des algorithmes de type IA.

Le logiciel le plus avancé pour la classification standard est terrascan. La prochaine version va intégrer l'IA.

Les challengers sont les logiciels FLAI, Pointly plutôt basé platerforme cloud et IA.

La segmentation consiste à regrouper les points non plus seulement par classe cf. ci-dessus mais par objet, par exemple associé les points végétation à chaque arbre

Permet de générer un MNS de qualité sans artefacts pour les bords de toits de bâtiments ou les arbres.

démo

L'ombrage des MNT, MNS, MNC peut se faire avec les algorithmes classiques mais les résultats sont bien plus intéressants avec des ombrages plus sophistiqués

• ombrage multidirectionnel (disponible dans QGIS, ArcGIS)
• ombrage par occlusion ambiante (développement SITN) 
• Ombrage par occlusion ambiante avec Blender
• ombrage spécifiques à des métiers (archéo) : relief visualization toolbox
• ombrage par IA - Swiss Style : eduard

La colorisation d'un nuage de points n'est pas systématique mais est très utile pour la visualisation. Il faut idéalement coloriser avec des clichés orientés et non à partir des orthophotos pour éviter les artefacts sur les objets verticaux.

démo

Le moteur de rendu EEVE utilisé par exemple dans Blender permet de faire des rendus très graphiques et plaisant, ce que j'appelle le LiDART !

Démo

Wendy Shijia